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，就不可能實現用於創建智能應用的設備互連和數據交換。

好在，關於此類協議有多種選擇，具有不同的技術特徵和實用程序，每一種都適用於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範來理解和繼續。

LoRaWAN的官方定義

在深入研究協議的定義之前，先了解一些關於其起源的重要事實。

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

LoRaWAN於2009年由格勒諾布爾企業Cycléo的創始人開發，該企業於2012年被Semtech收購。三年後，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、製造商和電信企業。Semtech正是通過這個生態系統來推廣協議並在全球範圍內開發其用途。

此外，LoRaWAN是一種介質訪問控制(MAC)層協議，於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®規範是一種低功耗、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，並針對關鍵的物聯網(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®規範是一種低功耗廣域(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。

“并针对关键的物联网(IoT)需求，例如双向通信、端到端安全、移动性和本地化服务。”——作为一种协议，其旨在进一步增强重要的物联网需求，例如双向通信和数据传输、从一个设备到另一个设备的安全数据传输、支持便携性和协助实时跟踪功能。

LoRaWAN的技术特点

其技术规范的基础是与LoRa的连接，LoRa是Semtech开发的一种无线调制方案。具体来说，由于其MAC特性，其作为LoRa的扩展，并将支持的节点以星形拓扑部署到LoRa系统中。

LoRaWAN的主要特点如下：

• 远距离通信范围，具体取决于应用。
• 物联网设备的电池续航时间长达10年，根据LoRaWAN规范中提供的不同类型类别，能源消耗会受到影响。
• 对操作条件和维护以及选定的设备都有低成本要求。
• 通常情况下，其支持用于通信和数据交换的免许可频谱，但在某些地区可能会有特定规定。
• 数据速率取决于要传输的有效负载大小。其范围是0.3kbps~50kbps，有效负载大小为51字节~241字节。

LoRaWAN的优缺点

考虑到协议的技术特性及其定义的功能，可以看看其优点和缺点。先说优点：

从其定义和技术特征中可以看出，LoRaWAN协议的最大优势之一是其低功耗要求和增加的电池容量，以及远距离能力。这使其成为物联网技术和智能解决方案部署的完美解决方案。该协议通过专用网络在室内运行良好，并允许在某些情况下使用传感器从地下设备收集数据。

实际上，该协议同时支持公共网络和专用网络。该协议还支持实时跟踪服务和地理定位，无需GPS芯片组。

但是，其也有一些缺点：

由于数据速率有限，其不适合大负载。其也不能支持多媒体文件，如音频或视频。另一个需要考虑的因素是，根据安装的传感器，有时可能会有轻微的延迟。事实上，对于C类传感器，指令（下行链路）在编程后立即发送，并且没有延迟。对于A类传感器，指令在传感器向服务器发送消息后执行。

以下是A&C类设备的一些用例：

• 使用恒温阀创建简单的加热调节。
• 使用干接触传感器监控开/关继电器。在这些示例中，对于响应式调节或快速开/关，建议使用C类设备。

最后，根据用例和使用的频率类型，可能需要进行额外设置以避免潜在干扰。

总结

LoRaWAN通信协议是一种远程、低功耗无线协议，旨在将物体连接到互联网，例如传统蜂窝连接无法选择或成本高昂的环境中的物联网传感器。由于其使用寿命和成本，其是智能建筑的有效且可持续的解决方案，可以改善建筑物的能源性能、舒适性、空气质量、安全性或设备管理。