前文小編整理了LoRa技術(shù)和LoRaWAN技術(shù)有什么區(qū)別、LoRa與LoRaWAN網(wǎng)關(guān)模塊對比、LoRa和LoRawan網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)優(yōu)勢全解、LoRa和Lorawan模塊智慧城市的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例等相關(guān)lora和lorawan通信技術(shù)的全方位對比區(qū)別。本文針對LoRa和LoRaWAN協(xié)議的技術(shù)原理和技術(shù)特點做了詳細(xì)介紹；
LoRa（Long Range）技術(shù)是一種低功耗、長距離無線通信技術(shù)，可以在較低的功率下實現(xiàn)數(shù)公里的通信距離。其原理是基于一種稱為擴(kuò)頻技術(shù)的方法，通過在發(fā)送和接收端采用擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，將低速數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為高速、寬帶的信號，并在接收端通過相關(guān)的解擴(kuò)技術(shù)進(jìn)行還原。這種方法使得信號可以在較低的功率下傳輸，并且可以抵抗干擾和多徑效應(yīng)的影響，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。
具體來說，LoRa技術(shù)的物理層采用了一種稱為CSS（Chirp Spread Spectrum）的擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，通過將原始數(shù)據(jù)流與一種稱為chirp的基帶信號進(jìn)行卷積，形成一種寬帶、低功率的信號。在發(fā)送端，將原始數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為chirp信號，并將其經(jīng)過射頻前端的調(diào)制和功率放大，發(fā)射到空氣中。在接收端，接收到的信號經(jīng)過射頻前端的解調(diào)和濾波后，被送到一種稱為擴(kuò)頻解擴(kuò)器的模塊中進(jìn)行解擴(kuò)。在解擴(kuò)過程中，接收端的解擴(kuò)器通過匹配發(fā)送端使用的擴(kuò)頻碼，將寬帶信號轉(zhuǎn)換為窄帶的原始數(shù)據(jù)流。這種方法可以有效地提高信號的傳輸距離和抗干擾能力，同時減少了功耗和復(fù)雜性。
LoRa技術(shù)的MAC層采用了一種稱為ALOHA的無沖突協(xié)議，通過隨機(jī)的方式在不同時間片中發(fā)送數(shù)據(jù)包，避免了發(fā)送端之間的沖突。同時，為了進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和靈活性，LoRa技術(shù)還引入了一種稱為LoRaWAN的通信協(xié)議。
長距離通信：LoRa技術(shù)可以在較低的功率下實現(xiàn)長距離的通信，通信距離可以達(dá)到數(shù)公里，具有廣域性和深度穿透性，可以實現(xiàn)室內(nèi)和室外的全面覆蓋。
低功耗：由于使用了擴(kuò)頻技術(shù)和ALOHA協(xié)議，LoRa技術(shù)的功耗較低，可以實現(xiàn)長時間的運行，因此適用于電池供電的設(shè)備。在LoRaWAN技術(shù)中，設(shè)備在大多數(shù)時間都處于睡眠狀態(tài)，只有在有數(shù)據(jù)傳輸時才會喚醒，從而實現(xiàn)低功耗。
抗干擾：LoRa技術(shù)采用了擴(kuò)頻技術(shù)，使得信號可以抵抗干擾和多徑效應(yīng)的影響，從而提高了通信的可靠性。
大容量：LoRa技術(shù)可以同時處理多個節(jié)點的數(shù)據(jù)，具有大容量的優(yōu)勢。
靈活性：LoRa技術(shù)具有很高的靈活性，可根據(jù)應(yīng)用場景進(jìn)行定制化設(shè)計。同時，它也具有較好的互操作性，能夠與其他通信技術(shù)進(jìn)行無縫集成。
安全性：LoRa技術(shù)采用了AES-128加密算法，保障數(shù)據(jù)的安全性。
LoRaWAN技術(shù)是基于LoRa技術(shù)的一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它提供了一個標(biāo)準(zhǔn)化的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議棧，可以連接和管理大量的LoRa設(shè)備。LoRaWAN技術(shù)采用了星型和網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由一個或多個網(wǎng)關(guān)連接到互聯(lián)網(wǎng)，接收和發(fā)送LoRa設(shè)備的數(shù)據(jù)，主要應(yīng)用于遠(yuǎn)距離、低功耗、低數(shù)據(jù)率的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通信。
LoRaWAN技術(shù)基于LoRa物理層技術(shù)，實現(xiàn)了一個完整的端到端的物聯(lián)網(wǎng)通信方案。它采用了類似星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中設(shè)備通過LoRa通信協(xié)議與網(wǎng)關(guān)通信，網(wǎng)關(guān)再通過TCP/IP協(xié)議與云端服務(wù)器通信。
LoRaWAN技術(shù)的核心是MAC層協(xié)議，它在LoRa物理層的基礎(chǔ)上，添加了一層完整的協(xié)議棧，包括了物理層、MAC層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層四個部分。
LoRaWAN物理層是基于LoRa技術(shù)的，它采用了頻移鍵控（FSK）和擴(kuò)頻技術(shù)。在傳輸數(shù)據(jù)時，先將數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻，然后再通過FSK調(diào)制，最后發(fā)送出去。這種方式可以提高信號的抗干擾能力，使得數(shù)據(jù)傳輸距離更遠(yuǎn)。
LoRaWAN的MAC層協(xié)議主要包括以下幾個部分：
隨機(jī)接入：LoRaWAN設(shè)備可以在任何時刻接入網(wǎng)絡(luò)，無需與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行預(yù)定協(xié)商。這種方式使得設(shè)備可以快速接入網(wǎng)絡(luò)。
自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率：LoRaWAN設(shè)備可以根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境自適應(yīng)調(diào)整傳輸速率，以確保傳輸?shù)?/span>可靠性和穩(wěn)定性。
確認(rèn)機(jī)制：LoRaWAN設(shè)備可以選擇是否需要接收確認(rèn)幀來確認(rèn)數(shù)據(jù)是否成功發(fā)送。
數(shù)據(jù)加密：LoRaWAN采用了AES 128位加密算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/span>
LoRaWAN的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議采用了基于IPv6的協(xié)議，它可以使得LoRaWAN設(shè)備通過IPv6地址進(jìn)行尋址和通信。此外，LoRaWAN的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議還支持網(wǎng)絡(luò)服務(wù)發(fā)現(xiàn)、安全保護(hù)、節(jié)點管理等功能。
LoRaWAN的應(yīng)用層協(xié)議是針對不同的應(yīng)用場景設(shè)計的，它支持多種不同的應(yīng)用協(xié)議，如COAP、MQTT等，使得應(yīng)用程序開發(fā)變得更加方便。
LoRaWAN是一種低功耗、長距離的無線通信協(xié)議，旨在為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供可靠、安全、成本低廉的通信解決方案。LoRaWAN技術(shù)的主要特點如下：
長距離通信：LoRaWAN技術(shù)采用了LoRa調(diào)制技術(shù)，使得在城市和農(nóng)村等復(fù)雜環(huán)境中能夠?qū)崿F(xiàn)長距離通信，覆蓋范圍可達(dá)數(shù)公里到數(shù)十公里。
低功耗：LoRaWAN設(shè)備通常使用電池供電，因此功耗控制非常重要。LoRaWAN技術(shù)采用了低功耗設(shè)計，大大延長了設(shè)備的電池壽命，通?？蛇_(dá)數(shù)年甚至數(shù)十年。
大容量：LoRaWAN技術(shù)具有大容量的特點，能夠同時連接大量的設(shè)備，實現(xiàn)多對多的通信。
安全性：LoRaWAN技術(shù)提供多層次的安全保障，包括物理層加密、MAC層加密以及應(yīng)用層加密等，保證數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性。
靈活性：LoRaWAN技術(shù)具有很高的靈活性，可根據(jù)應(yīng)用場景進(jìn)行定制化設(shè)計。同時，它也具有較好的互操作性，能夠與其他通信技術(shù)進(jìn)行無縫集成。
成本低廉：由于LoRaWAN技術(shù)使用簡單的硬件結(jié)構(gòu)和開放的通信協(xié)議，因此成本相對較低。同時，其低功耗設(shè)計也能夠節(jié)約設(shè)備維護(hù)成本。
總的來說，LoRaWAN技術(shù)的優(yōu)勢在于其長距離通信、低功耗、大容量、安全性、靈活性和低成本等特點，使其成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中非常重要的通信技術(shù)之一。
綜上所述，LoRa和LoRaWAN雖然是兩種不同的技術(shù)，但都具有長距離傳輸和低功耗等優(yōu)勢，因此被廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。對于開發(fā)人員和應(yīng)用廠商來說，了解LoRa和LoRaWAN的原理和特點，能夠更好地選擇適合自己應(yīng)用場景的技術(shù)，并設(shè)計出高效、穩(wěn)定的無線通信設(shè)備。
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