LoRa物联网的架构

前言：时隔一个月再次更新文章，从本篇文章开始，将开始一个系列，从0到1搭建LoRa物联网。

什么是LoRa？

LoRa是Lang Range的简称，属于LPWAN（low-power Wide-Area Network，低功耗广域网）通信技术的一种，由美国Semtech（升特）公司2013年发布和推广的一种基于扩频技术的超远距离、低功耗无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗相矛盾的问题，为用户提供一种简单的能实现超远距离、长电池寿命的无线技术。LoRa的频率范围从137MHz到1020MHz，LoRa 主要在全球免费频段运行，如169MHz、433MHz、868MHz和915MHz。由于LoRa独特的调制技术，接收灵敏度可达-148dBm，有168dB的链路预算。因此传输距离很远，在城镇可达3-5 Km ， 郊区可达15 Km 以上。而其最大发射电流只有150mA左右，连续接收电流12mA左右，非常适合各种低功耗、远距离传输的应用场景。而其远距离、低功耗、低成本的特性，也得到业界的广泛认可。

LoRa物联网的分类

LoRa物联网的架构主要分为三大类：LoRaWAN、LinkWAN、私有协议。 LoRaWAN:是由LoRa联盟制定的基于LoRa的网络通信协议和系统架构。凡是符合这个协议和和系统架构的都LoRaWAN；

LinkWAN:是阿里在LoRaWAN的基础进行了修改，网络架构还和LoRaWAN是一样的，仅仅支持470-510Mhz频段；

私有协议:不符合上面两种的都归为私有协议，例如市面上一些点对点、mesh网络等。

LoRaWAN的网络架构

可以看到LoRaWAN网络由四部分构成：

End Nodes：终端节点，一般基于SX127x、SX126x开发，终端设备根据下行窗口打开的时间分为为A、B、C三类，其中A类最省电，B类次之，C类最耗电。典型应用烟雾监测、温湿度监控、宠物追踪等、路灯控制等。

Concentrator/Gateway：集中器或网关，基于SX1301/2/8开发，上行8额通道、下行一个通道，一般SX1301/2用于室外网关，SX1308用于室内网关，不过这三款芯片的价格比较贵，因此也会基于SX127x、SX126x开发低成本的单通道网关。

Network Server：网络服务器，负责终端入网、数据加解密、设备管理等核心功能。典型的服务器有chirpstack、thethingsnetwork、loriot、还有腾讯云物联网平台等，当然也可以自己开发。其中chirpstack开放源代码，支持自己私有部署；thethingsnetwork上面运行了上万台网关，分布在全球150多个国家和地区；loriot是一个商用Network Server，在深圳有服务器；腾讯云物联网平台目前可以免费使用。

Application Server：应用服务器，典型应用web监控管理平台等，当然也可以是手机app，Network Server与Application Serve之间的交互，上面提到的chirpstack、thethingsnetwork都提供了api，Application Serve可以通过api管理设备、获取数据等。

从面可以看出：终端节点和网关之间主要是无线射频方式交互，一个网关可以与多个节点交互，从这也可以看出来，LoRaWAN是星型（star）网络；网关与网络服务器、网络服务器与应用服务器之间是TCP/IP方式交互。数据在整个网络传输期间是AES加密的。

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