“在不久的將來，萬億規(guī)模的傳感器將互聯(lián)，形成萬物互聯(lián)的大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)絡。在逐步構建這一網(wǎng)絡的過程中，將會有多種無線技術出現(xiàn)并發(fā)展成熟。無線技術的多樣性源自大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)場景的多樣化需求。在這中間，低功耗廣域網(wǎng)(LPWA)技術，獲得了足夠的關注?！?/p>

　　LoRaWAN是LPWA網(wǎng)絡的典型代表，它采用一種叫做LoRa的擴頻調(diào)制技術，在亞洲、歐洲和北美等地區(qū)都有大量部署。該技術的特點是具有極高鏈路預算，可以通過單網(wǎng)關實現(xiàn)高達10公里的覆蓋。即使與其他同樣強調(diào)廣域覆蓋的LPWA技術相比，LoRa仍然具有一些優(yōu)勢。目前，僅在中國大陸，每年就有數(shù)千萬計的傳感器通過LoRa技術組網(wǎng)，其中，越來越多為LoRaWAN網(wǎng)絡。

　　1、LoRaWAN優(yōu)勢

　　低功耗和覆蓋范圍廣是LoRaWAN技術的主要特點，同時，LoRaWAN的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)非常成熟，從芯片、模組、到網(wǎng)關和云服務，都有相當多的廠家、代理商、集成商在提供專業(yè)的產(chǎn)品和服務。這使得LoRaWAN能夠以低成本快速形成網(wǎng)絡覆蓋。這是LoRaWAN得以流行的關鍵?！翱焖佟狈从沉水斀裆鐣畔⒓夹g的快節(jié)奏發(fā)展，“低成本”則對成本敏感的早期項目，尤其是概念驗證項目尤為重要。

　　LoRaWAN的另一特點是協(xié)議開放。開放的協(xié)議促進了產(chǎn)業(yè)生態(tài)的萌發(fā)。加上其他替代網(wǎng)絡技術未能快速真正成熟，使得LoRaWAN在某種程度上成了早期LPWA的事實標準。

　　LoRaWAN這些優(yōu)勢促成了該技術的流行。據(jù)艾森智能LoRaWAN平臺業(yè)務loraFlow.io的統(tǒng)計，其支撐的LoRaWAN應用場景涵蓋包括農(nóng)業(yè)、環(huán)境、能源、制造、城市管理和生活服務等諸多行業(yè)和領域。

　　2、LoRaWAN面臨的挑戰(zhàn)

　　即便是一門炙手可熱的技術，我們在設計和運營LoRaWAN的過程中仍然遇到一些局限性。我們的客戶也常常面對一些困惑。比如，很多客戶會將LoRaWAN用于采集和監(jiān)控一些傳感器讀數(shù)。這些讀數(shù)會被周期刷新，一般認為這些讀數(shù)偶爾丟失也不會引起嚴重的后果。一個監(jiān)控電子產(chǎn)品生產(chǎn)流水線工作參數(shù)的傳感采集監(jiān)控系統(tǒng)就是這樣一個例子。這個系統(tǒng)中，多種傳感數(shù)據(jù)被采集和監(jiān)視，包括流水線環(huán)境溫濕度，以及一些用于流水線生產(chǎn)過程的特殊氣體壓力等。在構建物聯(lián)網(wǎng)之前，這些數(shù)據(jù)未被采集，或者靠人工以很低的頻率(比如一天兩次)進行巡檢采集。通過聯(lián)網(wǎng)，這些數(shù)據(jù)每天都會多次被采集并上傳到監(jiān)控中心或云端，支持業(yè)務。

　　LoRaWAN的一個局限性在于很難提供確定性保障。在上面的例子中，人們最開始對傳感數(shù)據(jù)丟失持容忍態(tài)度，然而，隨著時間發(fā)展，數(shù)據(jù)丟失會變得敏感。這種情況可能發(fā)生，比如，工廠的信息化和自動化程度加深，裁剪了一些可以容忍錯誤的人工環(huán)節(jié)。此時，監(jiān)控系統(tǒng)不再是業(yè)務系統(tǒng)一個“可有可無”的伴生系統(tǒng)，而是需要相互協(xié)作的有機體，成為業(yè)務系統(tǒng)的一部分(如SCADA業(yè)務的一部分)。在這種情況下LoRaWAN變得不再適應。

　　LoRaWAN的另外一個局限在于容量非常有限。這是受其底層調(diào)制技術和簡單的介質(zhì)訪問協(xié)議共同制約的。然而，底層調(diào)制技術與介質(zhì)訪問協(xié)議同時也是LoRaWAN得以“流行”的一個優(yōu)點。因此，可以這樣解釋，當LoRaWAN的優(yōu)點與其使用場景不再相匹配，或者這些優(yōu)點在使用場景不再如此關鍵時，LoRaWAN就不再具有優(yōu)勢。這種場景在我們與客戶的業(yè)務實踐中越來越多的出現(xiàn)，并促使我們提出了新的解決方案——LoRaLAN。

　　3、LoRaLAN解決方案

　　LoRaLAN在諸多方面改進了LoRaWAN。

　　物理層

　　在物理層調(diào)制技術方面，LoRaLAN采用2.4G LoRa調(diào)制技術。與LoRaWAN的調(diào)制技術相比，它們都采用相同的擴頻技術，但是LoRaLAN支持更快的擴頻因子(SF5，SF6，SF7)，信道帶寬也從LoRaWAN的125KHz提高到了最高1.6MHz。調(diào)制方式的改變帶來網(wǎng)絡速率和網(wǎng)絡容量兩個數(shù)量級的提升。

　　調(diào)制參數(shù)的變化也帶來了更低的功耗。因此，同樣的業(yè)務場景中，采用LoRaLAN能夠數(shù)倍的提升電池壽命，或者同樣的電池壽命下支持更頻繁的數(shù)據(jù)采集。

　　介質(zhì)訪問技術

　　LoRaLAN采用了基于TSCH(Time Sync Channel Hopping)技術的介質(zhì)訪問技術。LoRaLAN的TSCH技術具有幾個主要特征：

　　鏈路級可靠技術，提供100%的消息可靠性保障；

　　先進的時鐘同步技術，即使在低精度振蕩器(50ppm)上也能可靠同步；

　　支持跳頻，有效防止干擾和多徑衰減；

　　支持多網(wǎng)關聯(lián)合組網(wǎng)，設備自動切換；

　　支持設備移動；

　　支持Class A和Class C類設備，ClassA設備可以長時間休眠，不影響同步；

　　頻譜利用高效。支持網(wǎng)關動態(tài)調(diào)度無線資源，支持預分配固定周期資源。對動態(tài)調(diào)度資源和固定周期資源實現(xiàn)無沖突訪問。

　　安全性

　　LoRaLAN采用比LoRaWAN更安全的加密技術，包括支持雙向認證的會話密鑰分發(fā)機制，以及基于AES128 CBC的加密技術，能更好的防止重放攻擊和差分攻擊。

　　網(wǎng)絡管理

　　網(wǎng)絡管理對規(guī)模部署IOT網(wǎng)絡是一個值得關注的問題。在LoRaWAN中，網(wǎng)關和終端設備一般需要事先規(guī)劃好網(wǎng)絡參數(shù)，包括頻點和SF選擇。這些參數(shù)一旦固化就很難改變。

　　對于LoRaLAN中，網(wǎng)絡參數(shù)可以在云端動態(tài)調(diào)整，一旦變化，終端能夠在幾秒鐘之內(nèi)發(fā)現(xiàn)并建立新的同步。云端可以管理多個網(wǎng)關，終端還能自動根據(jù)網(wǎng)關的信號質(zhì)量和負載程度選擇一個最佳網(wǎng)關加入網(wǎng)絡。

　　　　4、LoRaLAN云服務

　　LoRaLAN的設計者，深圳市艾森智能技術有限公司，是一家專注提供物聯(lián)網(wǎng)云服務的創(chuàng)新企業(yè)，也是LPWA行業(yè)的知名企業(yè)，其多個LoRaWAN端到端的解決方案吸引了全球來自包括歐洲和亞洲在內(nèi)的眾多行業(yè)客戶。LoRaLAN的設計正是基于其長期設計和運營LoRaWAN的經(jīng)驗積累。艾森智能除了提供LoRaWAN端到端解決方案外，還將提供LoRaLAN從模組、網(wǎng)關到云端數(shù)據(jù)服務的端到端的整體解決方案。

senzFlow.io是艾森智能新一代IOT云平臺，具備3大主要技術特征

　　靈活的接入能力。支持多協(xié)議接入，支持任意數(shù)據(jù)格式。senzFlow.io支持的協(xié)議包括LoRaLAN，LoRaWAN，WiFi以及NB-IoT等其他協(xié)議。任何數(shù)據(jù)格式均可接入，也支持完整的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)碼能力。

　　支持快速生成應用。senzFlow.io支持具備通過聲明式的語法在線創(chuàng)建應用的能力，同時提供易用的交互式控制臺UI完成所有操作。senzFlow.io同時提供完整的IOT能力API，支持客戶生成更復雜的私有業(yè)務系統(tǒng)。

　　具有端到端的安全性。端到端的安全性要求物聯(lián)網(wǎng)全鏈路不存在安全漏洞，包括無線協(xié)議，接入網(wǎng)回傳鏈路，云端接口等。以LoRaLAN為例，在無線協(xié)議設計中采用了比LoRaWAN更安全的加密技術，包括支持雙向身份認證的安全的密鑰交換技術，以及基于AES 128 CBC的全空口消息加密技術。

　　5、結論

　　LoRaLAN和LoRaWAN，同屬于低功耗物聯(lián)網(wǎng)技術，適合在園區(qū)，小區(qū)，礦場，農(nóng)場等場所提供運營部署。相比LoRaWAN，LoRaLAN縮小了單點覆蓋范圍，但是大大提高了網(wǎng)絡帶寬，提升了網(wǎng)絡容量，并進一步降低了設備功耗。

　　LoRaLAN相比其他物聯(lián)網(wǎng)技術，如同屬2.4G技術體系的ZigBee和WirelessHART，LoRaLAN仍然具有明顯的覆蓋能力優(yōu)勢。同時，LoRaLAN具有低成本，低延遲的特點，能支持確定性業(yè)務。結合艾森智能IOT云服務，用戶可以快速的構建可靠的，具有相當網(wǎng)絡容量的IOT網(wǎng)絡，并支撐一部分敏感業(yè)務。