通信和網絡協議是物聯網(IoT)應用的重要組成部分。沒有它們，就不可能實現用于創建智能應用的設備互連和數據交換。

好在，關于此類協議有多種選擇，具有不同的技術特征和實用程序，每一種都適用于特定領域和用例場景。

最流行的網絡協議之一，尤其是在物聯網應用領域中使用的是遠程廣域網，也稱為LoRaWAN。特定技術的定義是其低功耗要求和遠程功能，同時增強物聯網設備的整體功能。

本文將研究LoRaWAN的官方定義，同時試圖從技術上進行解釋，以便通過描述協議規范來理解和繼續。

LoRaWAN的官方定義

在深入研究協議的定義之前，先了解一些關于其起源的重要事實。

LoRaWAN由LoRa聯盟開發，該聯盟成立于2015年，擁有500多個成員，包括物聯網產品和服務提供商、制造商和電信企業。

LoRaWAN于2009年由格勒諾布爾企業Cycléo的創始人開發，該企業于2012年被Semtech收購。三年后，Semtech成立了LoRa聯盟，這是一個行業協會，目前擁有500多個成員，包括物聯網產品和服務提供商、制造商和電信企業。Semtech正是通過這個生態系統來推廣協議并在全球范圍內開發其用途。

此外，LoRaWAN是一種介質訪問控制(MAC)層協議，于2021年成為國際電信聯盟(ITU)官方認可的低功耗廣域網(LPWAN)標準。

LoRa聯盟官方發布的定義如下：

“LoRaWAN?規范是一種低功耗、廣域(LPWA)網絡協議，旨在將電池供電的“事物”無線連接到區域、國家或全球網絡中的互聯網，并針對關鍵的物聯網(IoT)要求，例如如雙向通信、端到端安全、移動性和本地化服務。”

LoRaWAN結合了物聯網設備和網絡的無線互連功能，同時為最終用戶保留了重要的功能。

簡化LoRAWAN定義：

下面一行一行地詳細解釋這個定義。

“LoRaWAN?規范是一種低功耗廣域(LPWA)網絡協議”——LoRaWAN是一種具有低能量要求但支持更大區域的通信協議。

“旨在將電池供電的‘事物’無線連接到區域、國家或全球網絡中的互聯網”——其能夠通過互聯網無線互連物聯網電池供電設備，支持從本地到全球級別的網絡。

“并針對關鍵的物聯網(IoT)需求，例如雙向通信、端到端安全、移動性和本地化服務。”——作為一種協議，其旨在進一步增強重要的物聯網需求，例如雙向通信和數據傳輸、從一個設備到另一個設備的安全數據傳輸、支持便攜性和協助實時跟蹤功能。

LoRaWAN的技術特點

其技術規范的基礎是與LoRa的連接，LoRa是Semtech開發的一種無線調制方案。具體來說，由于其MAC特性，其作為LoRa的擴展，并將支持的節點以星形拓撲部署到LoRa系統中。

LoRaWAN的主要特點如下：

• 遠距離通信范圍，具體取決于應用。
• 物聯網設備的電池續航時間長達10年，根據LoRaWAN規范中提供的不同類型類別，能源消耗會受到影響。
• 對操作條件和維護以及選定的設備都有低成本要求。
• 通常情況下，其支持用于通信和數據交換的免許可頻譜，但在某些地區可能會有特定規定。
• 數據速率取決于要傳輸的有效負載大小。其范圍是0.3kbps~50kbps，有效負載大小為51字節~241字節。

LoRaWAN的優缺點

考慮到協議的技術特性及其定義的功能，可以看看其優點和缺點。先說優點：

從其定義和技術特征中可以看出，LoRaWAN協議的最大優勢之一是其低功耗要求和增加的電池容量，以及遠距離能力。這使其成為物聯網技術和智能解決方案部署的完美解決方案。該協議通過專用網絡在室內運行良好，并允許在某些情況下使用傳感器從地下設備收集數據。

實際上，該協議同時支持公共網絡和專用網絡。該協議還支持實時跟蹤服務和地理定位，無需GPS芯片組。

但是，其也有一些缺點：

由于數據速率有限，其不適合大負載。其也不能支持多媒體文件，如音頻或視頻。另一個需要考慮的因素是，根據安裝的傳感器，有時可能會有輕微的延遲。事實上，對于C類傳感器，指令（下行鏈路）在編程后立即發送，并且沒有延遲。對于A類傳感器，指令在傳感器向服務器發送消息后執行。

以下是A&C類設備的一些用例：

• 使用恒溫閥創建簡單的加熱調節。
• 使用干接觸傳感器監控開/關繼電器。在這些示例中，對于響應式調節或快速開/關，建議使用C類設備。

最后，根據用例和使用的頻率類型，可能需要進行額外設置以避免潛在干擾。

總結

LoRaWAN通信協議是一種遠程、低功耗無線協議，旨在將物體連接到互聯網，例如傳統蜂窩連接無法選擇或成本高昂的環境中的物聯網傳感器。由于其使用壽命和成本，其是智能建筑的有效且可持續的解決方案，可以改善建筑物的能源性能、舒適性、空氣質量、安全性或設備管理。