LoRa快速應用的原因

　　物聯(lián)網(wǎng)革命如火如荼，舉目遙望，各種LPWAN技術都蓄勢待發(fā)，為什么就只有LoRa獲得全面推動與普及。許多人對這項技術仍然云里霧里，今天我們就從物聯(lián)網(wǎng)的“應用”、“連接”和“安全”三大重點來說說LoRa獨具優(yōu)勢的那些特征。

　　LoRa是Long Range的縮寫，屬于無線通信技術中的一種，典型特點是距離遠、功耗低。速率相對較低，可視為網(wǎng)絡通信中的物理層實現(xiàn)，LoRa對應的產品就是收發(fā)器(tranciever)芯片，例如semtech的SX1272/SX1276，主要處理二進制數(shù)據(jù)流。LoRaWAN是在LoRa物理層傳輸技術基礎之上的以MAC層為主的一套協(xié)議標準，對應OSI七層模型中的數(shù)據(jù)鏈路層(MAC層)，LoRaWAN消除了具體硬件的不兼容性，同時還實現(xiàn)了多信道接入、頻率切換、自適應速率、信道管理、定時收發(fā)，節(jié)點接入認證與數(shù)據(jù)加密、漫游等特性。

　　在企業(yè)級LPWAN項目中，較大的難題是LoRa基站的部署，并且需要運營商的網(wǎng)絡進行廣域網(wǎng)傳輸。LoRa基站的部署受現(xiàn)場施工條件的限制，如現(xiàn)場可能沒有電源供電，也可能不允許安裝設備，或者沒有運營商網(wǎng)絡接入。在其網(wǎng)絡部署邊界區(qū)域，也許只有少量的用戶終端(User Equipment，UE)，但為了實現(xiàn)全部覆蓋，必須增加基站部署，這些都會導致網(wǎng)絡建設成本增加、施工困難、維護不易等問題。

　　LoRa優(yōu)勢

　　如上圖，LoRaWAN具有兩個安全層：網(wǎng)絡層安全和應用層安全，分別使用NwkSKey和APPSKey兩個會話秘鑰對所有網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流量進行加密保護。

　　NwkSKey用于在終端和網(wǎng)絡之間傳輸時加密MAC層有效負載，其用來計算信息完整性代碼(MIC)值，以防止偽消息和驗證終端節(jié)點，實現(xiàn)網(wǎng)絡層安全。

　　AppSKey用于在終端和應用服務器之間端到端加密應用負載，實現(xiàn)應用層安全，可確保網(wǎng)絡運營商無法訪問終端用戶的應用數(shù)據(jù)。

　　LoRaWAN端到端的加密機制確保了只有持有密鑰且被授權實體才能訪問應用數(shù)據(jù)，防止了應用數(shù)據(jù)被竊聽，保護了數(shù)據(jù)完整性和隱私。

　　1、客戶愿意買單

　　答案很簡單，能幫助客戶省錢的、賺錢的，能保障人身安全、提供社會便利、維護社會穩(wěn)定的物聯(lián)網(wǎng)應用，一定是雪中送炭的，而方便好玩的一定是錦上添花的。

　　案例：智慧夢想小鎮(zhèn)。在杭州余杭區(qū)的夢想小鎮(zhèn)，基于阿里云IoT的Link WAN平臺布設了LoRa網(wǎng)絡來提供城市管理服務。在已交付的第一期項目中，LoRa技術在環(huán)境衛(wèi)生，智慧停車，井蓋監(jiān)控等應用上為小鎮(zhèn)管理者和居民提供便利的服務。

　　對廣電企業(yè)而言，LoRa是目前最合適的物聯(lián)網(wǎng)技術。一方面，廣電企業(yè)的頻譜資源完全可以承載LoRa網(wǎng)絡，而且LoRa低成本、產業(yè)成熟、部署方便的特點也完全滿足廣電企業(yè)切入各地數(shù)字城市建設的迫切需求。在LoRa網(wǎng)絡和物聯(lián)網(wǎng)服務方面開展深度合作，雙方將依托頻譜資源、物聯(lián)網(wǎng)全鏈路資源，快速、低成本地搭建物聯(lián)網(wǎng)絡。

　　2、LoRa具有成為企業(yè)級WiFi的獨特價值

　　與其他LPWAN技術一樣，LoRa具備廣覆蓋、大連接、低功耗、低成本等物聯(lián)網(wǎng)特性，可廣泛應用于多種場景。

　　與其他LPWAN技術不一樣的是，LoRa的易部署、自主性與安全性。且經過國內外的多個商業(yè)落地，我們可以斷言，LoRa更適合企業(yè)用戶對自主性、快速性要求高，對連續(xù)覆蓋、深度覆蓋要求高的場景，如園區(qū)、工廠、廠礦、農場、物流集散地、綜合體、人居社區(qū)等環(huán)境。

　　應用很關鍵，連接是基礎，LoRa在連接上有何特別之處?

　　連接: 適用于企業(yè)專網(wǎng)部署

　　說到連接，LoRa特別之處是其網(wǎng)絡構架，該構架獨辟蹊徑，簡單靈活，也調優(yōu)了LPWAN共同具備的大連接、廣覆蓋、低功耗和低成本等特性。

　　LoRa網(wǎng)絡構架由終端節(jié)點、網(wǎng)關、網(wǎng)絡服務器和應用服務器四部分組成。

　　大多數(shù)的網(wǎng)絡采用網(wǎng)狀拓樸，這易于不斷擴張網(wǎng)絡規(guī)模，但缺點在于使用各種不相關的節(jié)點轉發(fā)消息，路由迂回，增加了系統(tǒng)復雜性和總功耗。

　　但LoRa采用星狀拓樸，網(wǎng)關星狀連接終端節(jié)點，但終端節(jié)點并不綁定唯一網(wǎng)關，相反，終端節(jié)點的上行數(shù)據(jù)可發(fā)送給多個網(wǎng)關。

　　LoRa星狀拓樸的好處有三：

　　1)結構簡單，部署靈活

　　星裝拓撲結構簡單，網(wǎng)關選點、部署靈活，且時延低。由于無線系統(tǒng)非常復雜且依賴于環(huán)境，如果沒有任何經驗，部署網(wǎng)絡時必然會遇到不少麻煩，花費大量時間和精力，因此簡化集成、靈活的網(wǎng)絡部署方式是發(fā)展趨勢，這也是LoRa的設計初衷。

　　2)調優(yōu)功耗、覆蓋、容量等性能

　　星裝拓撲可將智能化的、復雜的和耗電較高的工作交給網(wǎng)關/網(wǎng)絡服務器來處理，來延長終端電池壽命;網(wǎng)關執(zhí)行自適應數(shù)據(jù)速率，適應不同終端節(jié)點的速率和功率，從而獲得最大的網(wǎng)絡容量和最長的終端電池壽命;同時，相比于網(wǎng)狀拓撲，星裝拓撲減少了同步開銷和跳數(shù)，可進一步降低功耗。

　　3)當終端節(jié)點處于移動狀態(tài)時，無需網(wǎng)關間切換，這利于資產跟蹤等物聯(lián)網(wǎng)應用。

　　從網(wǎng)絡構架看，LoRa除了與其他所有LPWAN技術一樣具備廣覆蓋、低成本、低功耗、低速率、高安全等特性之外，還有一顆“小、快、靈”的夢想。它適用于企業(yè)專網(wǎng)部署，自己部署網(wǎng)關，覆蓋幾公里范圍的園區(qū)，也考慮到了如同手機網(wǎng)絡一樣的大型公共網(wǎng)絡部署。

　　技術：LoRa五大優(yōu)勢成全球企業(yè)通用物聯(lián)網(wǎng)技術

　　一是廣覆蓋。LoRa單一網(wǎng)關的覆蓋距離通常在3-5km的范圍，在復雜的城市環(huán)境中可以超過傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡，空曠地域甚至高達15公里以上，在特定條件下100百公里的距離也能夠成功。

　　二是低功耗，電池供電可以支撐數(shù)年甚至十多年，即便是小小的LoRa無線智能閥門也能低功耗運行5-10年。

　　三是高容量。GSM基站通常在小幾千的連接，家用wifi 網(wǎng)關往往僅有20不到的終端連接能力，LoRa網(wǎng)關得益于終端無連接狀態(tài)的特性，可提供超過兩萬以上的終端連接數(shù)量。

　　四是網(wǎng)絡通信成本極低，同時支持窄帶數(shù)據(jù)傳輸。

　　五是安全性。