物联网(IoT)是指数百万设备连接到互联网，收集、监控和提供数据。目前，物联网由各种松散连接的网络组成，每个网络解决特定的问题。例如，在一栋办公楼中，可以实施多个基于LoRaWAN的物联网解决方案，例如一个用于控制空调，另一个用于加热系统、照明、安全和其他物联网应用。由于这些物联网网络使用的各种标准，将它们合并到一个网络中并不是一件简单的任务。
低功耗广域网(LPWAN)技术能够支持广泛的物联网用例。尽管存在各种LPWAN选项，但LoRa技术及其网络架构LoRaWAN是目前最广泛采用的。LoRa在物理层提供多种通信设置，包括带宽、扩频因子、编码速率和传输频率。这些设置会影响通信范围、可靠性和可传输的数据量。
LoRa在物理层提供多种通信设置，包括带宽、扩频因子、编码速率和传输频率——TEKTELIC通信公司
LoRa和LoRaWAN网络有什么区别？
- LPWAN(低功耗广域网)是一种无线广域网技术，可以在较长的范围内将低带宽、电池供电的物联网设备以低比特率互联。建设LPWAN网络有多种选择，但LoRaWAN和NB-IoT技术表现出最大的活力，将在未来几年获得最大的LPWA市场份额。
- LoRaWAN定义了网络的通信协议和系统架构，而LoRa物理层实现了远程通信链路。协议和网络架构对电池寿命、网络容量、服务质量、安全性和网络服务的各种应用影响最大。
- LoRa是一种无线电信号传输协议，采用啁啾多符号格式来传送数据。本质上，这些芯片是传统的ISM频段无线电芯片，可以使用LoRa(或FSK等其他调制类型)将无线电频率转换为比特，而无需编写代码。在广域通信之外，LoRa技术是一种在各种应用中采用的低层物理层技术。
LoRaWAN协议基于LoRa无线电调制方法，是一种低功率广域网协议。它管理终端节点物联网设备和网络网关之间的通信，并通过无线连接将设备连接到互联网。LoRaWAN是一种点到多点的网络协议。这不仅仅是关于无线电波；这是关于他们如何与LoRaWAN网关交互，以提供加密和识别等功能。
LoRaWAN是如何工作的？
在最基本的层面上，像LoRaWAN这样的无线电技术很简单。对LoRa广域网络的最佳类比是蜂窝网络。基于LORA的设备有一个与网关连接的模块，该网关是本地中心位置。想想你的手机是如何通过手机发射塔发送和接收数据的。网关充当设备和服务器之间的管道。网络服务器使用互联网与网关通信，并指示其与物联网设备交互。
换句话说，网络服务器负责删除重复的数据分组、确认数据完整性和执行安全检查。此外，星型体系结构中的节点不需要一直侦听来自其他节点的消息。因此，他们可能大部分时间都在“睡觉”，从而降低了能量消耗。
LoRa广域网络的优势
以下是这个新时代发展物联网技术的一些优势，具有多种好处：
- 远距离和覆盖范围：它的范围在洛杉矶可以达到15公里，是任何其他通信协议所无法比拟的。
- 低功耗：LoRa技术提供超低功耗无线电，使其成为一次充电需要使用十年或更长时间的设备的理想选择。
- 低成本硬件：与其他网络相比，LoRaWAN基础设施的成本非常低，终端设备无线电的成本也很低。此外，正在创建各种开源版本的基础设施，如网关，进一步降低了费用。
- 高容量：单个LORA网关可以链接数千个端点物联网设备。
LoRaWAN类
A类
A类是一种异步系统，允许终端节点在需要时向网关广播消息，并在下一次传输之前保持非活动状态。此类允许在多信道系统中有效使用时隙。
B类
一种向电池供电节点发送消息的方法。网关每128秒发送一个信标，这允许所有LoRaWAN基站使用GPS信号同步时间。
C类
允许节点随时连续监听和发送下行链路消息。该类通常用于交流供电的应用，因为它需要大量的能量来保持节点完全活动并且接收器始终工作。
LoRaWAN最常见的应用有哪些？
LoRaWAN网络与广泛的物联网应用程序兼容，并已在以下用例中成功使用：
智慧城市
智慧城市需要实时了解城市生活的各个方面。为了实现这一点，智慧城市通常利用广域无线网络来实现由不同数据生成物联网设备、传感器和智能仪表组成的庞大网络之间的连接。LoRaWAN无线技术是智能城市范围内应用的最佳物联网解决方案。
使用物联网技术和各种智能设备来可视化和分析全面的实时数据，城市可以通过优化资产利用率和城市资源分配来动态响应。城市可以将物联网集成到其基础设施中，以自动化任务、监控和管理设备，并执行预测性维护以降低运营成本。世界各地的城市可以通过整合城市服务来优化公共设施和员工的使用，例如：
- 街道照明
- 智能停车场
- 废物管理
- 水位和洪水管理
- 智能公共交通
- 空气质量控制
- 街道清洁
智能建筑
通过部署基于LoRa的智能物联网建筑解决方案，拥有者和物业/设施管理者可以在基础设施和维护支出最低的情况下提高效率并将费用降至最低：
- 温度和湿度监测
- 房间占用率
- 运动检测
- 智能水计量
- 火灾、洪水、CO/CO2水平监测
物流和运输管理
由于基于LoRaWAN的物联网解决方案，供应链和物流公司成功地追踪了高价值资产，包括在途资产。由于该技术的显著范围、低功耗和无GPS定位，车辆、货物和其他支持可以在广阔的地理区域和恶劣的环境中方便地进行跟踪。
使用LoRaWAN连接的车队监控物联网解决方案可以让车队在道路上停留更长时间，提高燃油经济性，提高安全性，提供维护问题的可见性，并提高整体运营效率，从而节省资金。
智能医疗保健
低功耗、低成本和一致的性能使LoRaWAN网络成为基本智能医疗保健应用的理想选择。基于LoRaWAN的物联网解决方案可以持续监控高风险患者或系统，确保健康和医疗安全不会受到损害。
基于LoRaWAN的物联网解决方案可以设计为持续可靠地监测医院患者、老年护理居民、高绩效运动员或任何其他需要实时、始终了解其呼吸健康状况的人的最重要生命体征。IoT LoRaWAN智能健康解决方案可以帮助：
- 医院患者
- 老年护理居民
- 高水平运动员
公共安全
对包罗万象的安全和安保解决方案的需求正在增加。基于物联网的公共安全解决方案为第一响应者提供了尖端技术，可减少危险并提高个人安全。个人可穿戴物联网小工具，如ID徽章，配备了LoRaWAN技术，包括一个紧急按钮，该按钮可发送带有用户位置信息的即时SOS。
空间利用率
企业员工的流动性越来越强，并迅速采用了“随时随地”的工作道德。由于员工和客人的流动不可预测，办公空间可能会长期闲置或被超额预订。对于公司来说，合理使用和安排可用空间已成为物流难题。
智能环境
通过在一个区域内部署装备有LoRaWAN网络的设备和网关网络，可以实时记录和发布用于数据分析的环境指标。他们在成为灾难之前确定了担忧。基于LoRaWAN的环境物联网解决方案有助于保护人们免受环境威胁，从空气质量监测到辐射泄漏检测。
智慧农业
将基于LoRaWAN的物联网解决方案用于智能农业实践的概念正在流行，因为农民现在可以轻松地可视化、分析和做出关于其作物、牲畜、设备、基础设施、环境以及他们需要持续监控和管理的所有其他组件的更明智的决策，以提高产量和效率。
物联网农业传感器具有紧凑的尺寸，并可确定许多参数，以了解环境方面。物联网传感器可用于收集阳光照射的数据，这些数据可用于更好地决定作物种植，并帮助确定太阳能集成是否是农场的可行选择。
LoRaWAN网络架构
与其他网络相比，LoRaWAN网络的运行方式不同，因为终端设备不需要处于恒定的“打开”状态;它们只在需要与网关通信时才“打开”。这是因为交流的内容不是主要的关注点。LoRa无线电具有某些特性，使它们能够实现远程和低成本通信。这些属性包括:
调制技术
LoRa无线电采用频谱调制技术，可显著增加通信范围，同时保持与FSK调制物理层无线电相当的低功率特性。虽然LoRa在军事和太空通信中广泛应用了很长一段时间，但它是该方法的第一个低成本商业实现。
频率
虽然LoRa技术是频率不可知的，但LoRa无线电通过未经许可的sub-GHz无线电频段进行通信，该频段在全球范围内广泛使用。这些频率因地区而异，在许多情况下因国家而异。
自适应数据速率
LoRa混合使用可变带宽和扩展因子(SF7-SF12)来改变数据速率，这是与传输范围之间的权衡。较高的扩展因子以较低的数据速率为代价提供更大的覆盖范围，反之亦然。带宽和扩展因子组合根据网络情况和发送的数据量进行设置。
自适应功率水平
LoRa收音机有一个可适应的功率水平。数据速率和网络质量等因素会影响LoRa无线电。当需要快速传输时，传输功率会增加，反之亦然。这样可以延长电池寿命，保持网络容量。各种因素，包括设备的类别，都会影响功耗。
LoRa联盟支持LoRaWAN
未来，我们的全球、国家和地区网络将不得不支持全球数十亿甚至数万亿的智能物联网设备。基于LoRaWAN的物联网解决方案和LoRaWAN技术将在为未来应用提供创新、低成本和高效的网络方面发挥非常重要的作用。Lora联盟协会联合了全球400多家公司，为未来需求贡献、改进和实施智能LoRaWAN网络。
LoRa联盟是一个开放的、非营利性的成员协会，他们相信物联网时代已经到来。LoRa联盟由行业领导者发起，其使命是将全球部署的低功耗广域网(LPWAN)标准化，以实现物联网(IoT)、机器对机器(M2M)、智能城市和工业应用。
