LPWAN物联网系统解决方案
lpwan通信原理
lpwan通信原理LPWAN（低功耗广域网）是一种适用于物联网应用的通信技术，它能够实现低功耗、远距离、广覆盖的无线通信。
本文将从通信原理的角度介绍LPWAN的工作原理和应用。
LPWAN的通信原理主要包括以下几个方面：无线传输、调制解调和协议栈。
LPWAN采用无线传输技术进行数据传输。
无线传输是指通过无线信号传输数据，而不需要通过传统的有线网络。
LPWAN通常采用的是无线电频段，如ISM频段或授权频段。
由于ISM频段是开放的，无需购买专用频段，因此LPWAN的成本较低。
LPWAN使用调制解调技术实现数据的编码和解码。
调制解调是将数字信号转换为模拟信号，以便在无线信道中传输。
常见的调制解调方式有频移键控（FSK）和调幅（AM）。
FSK是通过改变信号的频率来表示不同的数据，而AM是通过改变信号的幅度来表示不同的数据。
调制解调技术可以提高数据传输的可靠性和抗干扰能力。
LPWAN还需要协议栈来实现各层之间的数据传输和协调。
协议栈是一种分层的网络结构，包括物理层、数据链路层、网络层和应用层。
物理层负责将数字信号转换为模拟信号，并通过无线信道传输。
数据链路层负责将数据分割为数据帧，并添加校验码以确保数据的完整性。
网络层负责数据的路由和转发，以实现数据在不同节点之间的传输。
应用层负责处理数据的应用逻辑，如数据解析和处理。
LPWAN的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：首先，传感器采集环境数据，并将其转换为数字信号。
然后，数字信号经过调制解调处理，转换为模拟信号。
接下来，模拟信号通过无线信道传输到接收端。
在接收端，模拟信号经过解调处理，转换为数字信号。
最后，接收端将数字信号解析为环境数据，并进行相应的处理和存储。
LPWAN通信原理的特点是低功耗、远距离和广覆盖。
低功耗是指LPWAN在传输数据时，能够有效降低能耗，延长终端设备的电池寿命。
远距离是指LPWAN能够实现在较远距离上的数据传输，覆盖范围可以达到几公里甚至几十公里。
什么是LPWAN？ LPWAN技术有哪些？
3 个 LPWAN 技术的特点 LPWAN 技术是近年来国际上一项物联网接入的革命性技术。远距离、低功耗、低运维是 LPWAN 技术最大的特点。与现有的 WiFi、蓝牙、ZigBee 等技术相比，LPWAN 真正实现了广阔的发展， 并且能够实现物联网的低成本完全覆盖。 1.广域覆盖 LPWAN 技术使物联网设备之间的通信距离达到 3-20 公里。低功耗 LPWAN 技术的运用，让数 据可以在智能城市中进行长距离传输。 2.低功耗 使用 LPWAN 的主要优势之一是低功耗。有了 LPWAN，当不使用物联网设备时，设备会自动进 入休眠模式。并且物联网设备处于休眠模式时耗电非常少，所以这一优势有助于节省电力。低功 耗和低使用率又引起连锁反应，使用 LPWAN 的这些物联网设备的电池寿命预计为 5 到 10 年。 3.降低成本 LPWAN 技术的运用大大降低了物联网设备的相关成本。低功耗的特点让物联网设备可以使用电 池成本降低，物联网设备的成本也相应减少。除此之外，设备的维护成本也得到的了大幅降低。 此外，通过 LPWAN 传输数据的网关数量将相应减少，从而进一步降低基础设施成本。
LORA 网关，蜂窝网络和互联网上传到云平台，客户可以在后台实时监控状态。
LPWAN 技术在智能路灯中的应用 在智能路灯解决方案中，LoRaWAN 解决方案的架构类似于抄表。需要通过基站采集各个节点 的数据，然后通过后台管理系统上传到云端，实现路灯故障报警、安全监控、紧急呼叫等功能。
LPWAN和LoRaWAN开放标准是什么有什么作用
LPWAN和LoRaWAN开放标准是什么有什么作用
工业应用要求设备在单个电池上远程发送少量数据，对此，低功耗广域网（LANPW）就是不错的选择。
LoRaWAN开放标准是一种接受范围广且有效的LANPW协议。
现今，我们使用的都是智能手机，智能手机会消耗较多的功耗来发送大量的数据，当手机没电时，我们可以在家里或公共区域便捷的充电。
但是，许多物联网应用并不能做到这点，例如偏远地区的农业土壤监测或气候监测设备，需要传感器以单个电池充电的方式，在几年甚至十年内周期性地传输小数据包的信息。
LPWAN：传统通信方式的革新
但是，那些远程的、分散的IoT应用程序面临着一个简单的物理问题：如果用户想要远程周期性地传输信息，那就必须增加信号功率或降低信号带宽。
试想一下：如果水流过管道，并且想要水流的更远，那要么必须增加水后面的压力（功率），要么使用更窄的管道（带宽），要么两者兼有。
你可能听说过LPWAN和LoRaWAN这两个词，但并不知道它们是什么。
你可能想知道，是什么LPWAN？什么是LoRaWAN？他们为什么重要？在本文中，小编将介绍LPWAN，关注一个特定的LPWAN协议：LoRaWAN开放标准。
图片来源：ReelyActive
LPWAN简史
在2000年代，SigFox普及了LPWANS作为一种有效替代蜂窝网络的功率需求和许可成本的技术。
法国初创公司CyCyo研发了较为热门的低功率RF半导体IP，Semtech于2012年收购了这家企业，以巩固其低功耗RF产品组合。
Semtech现在控制LoRa协议下的一些核心IP，实际上已成为非蜂窝LPWAN协议，尽管Sigfox最近宣布了新的全球扩展方案。
如何使用LoRa技术实现物联网连接
如何使用LoRa技术实现物联网连接物联网（Internet of Things，简称IoT）是当今科技领域备受关注的热门话题之一，它将日常生活中的物体连接到互联网上，实现智能化的互联互通。
而实现物联网连接的一种重要技术就是低功耗广域网（Low Power Wide Area Network，简称LPWAN）。
其中一种备受瞩目的LPWAN技术就是LoRa技术。
本文将探讨如何使用LoRa技术实现物联网连接。
首先，让我们了解LoRa技术的基本原理。
LoRa是长程、低功耗的远程无线通信技术，它采用了基于扩频技术的调制方式。
相比于传统的窄带通信技术，LoRa技术具备更长的传输距离和更低的功耗，可以达到几公里乃至数十公里的通信距离。
这使得LoRa成为物联网应用中远程通信的理想选择。
在使用LoRa技术实现物联网连接时，我们需要两个主要的组件：LoRa节点和LoRa网关。
LoRa节点是物理上的终端设备，它负责将传感器或其他设备所采集的数据转换为LoRa信号，并通过LoRa无线传输到指定的LoRa网关。
而LoRa网关则负责接收和解码LoRa节点发送的数据，并将该数据传输到云端或其他服务器上进行进一步的处理。
通过节点和网关之间的无线通信，我们可以实现物联网中设备与云端的连接和数据交互。
在搭建LoRa网络之前，我们首先需要选取合适的LoRa节点和LoRa网关。
市面上有许多厂商提供各种型号和规格的LoRa设备，我们可以根据具体需求选择合适的设备。
同时，考虑到通信距离和物联网规模的不同，我们需要合理布置节点和网关的数量和位置，以达到最佳的通信效果和覆盖范围。
除了节点和网关的选择和布置，LoRa网络安全也是非常重要的一环。
在物联网中，设备连网数量庞大，安全问题也愈发凸显。
为了保障数据的机密性和完整性，我们可以采用多种安全措施，如数据加密、身份验证和防篡改技术等。
通过这些安全措施，可以有效防止未经授权的访问和数据泄露，确保物联网连接的安全性。
低功耗广域网(LPWAN)技术
为了克服这些挑战，这家公用事业公司可以采用一种 LPWAN 技术。通常，我们可以把这 些技术分为授权许可的技术和非授权许可的技术。每一种技术都有其优点和缺点。
在图 1 中，WLAN 和 LTE（蜂窝）能以极高的数据速率和高功耗提供短距离和长距离的 覆盖范围。
ZigBee、BT LE 和 NFC 能以中等数据速率和低功耗提供短距离的覆盖范围。
LPWAN 是一种能够同时满足覆盖范围和电池使用寿命要求的技术。它能提供最长距离 的覆盖范围，而功耗非常小，同时只需牺牲少许的数据速率。很多智慧城市和智能公用事 业应用，例如智能路灯、湿度传感器、智能计量和智能停车，对数据速率的要求不高，但 却需要非常广阔的覆盖范围。这就是您需要 LPWAN 的原因。
长电池使用寿命。为了获得长电池使用寿命，制造商需要表征设备在活跃、空闲、待机和 睡眠模式下的电流消 耗情况。设 备厂商还需 要重新 创建各种工作条 件，例如 远 程 软件更 新、极限覆盖条件下的重复传输，以及设备不能连接到服务器等，了解每一种场景中分别 需要消耗多大电流。
低器 件成 本。为了实现 低 器 件成 本，很多制 造商使 用低 成 本元 器 件 并 简化硬 件设 计。这 些器件的性能必须经过恰当表征，确保其可靠性不受影响。悉心选择正确的测试设备也 可以降低器件成本。一个完整的解决方案可以覆盖从设计、制造到一致性测试的整个产 品开发周期，帮助客户最大限度地降低测试设备的资本费用。
物联网设备厂商要想满足这些要求，这对他们是一大挑战。
可靠性。为确保可靠性，设备厂商必须在实验室或生产线上重建不同的实际工作场景，并 以高度的可重复性进行测试。他们还需要测试一些不利的场景，例如物联网服务器停机 并出现连接故障，目的是确保设备能够自行恢复，并且不会消耗过多电量。
物联网通信协议与安全性分析：挑战与解决方案
物联网通信协议与安全性分析：挑战与解决方案摘要：随着物联网技术的快速发展，物联网通信协议的设计和安全性成为了一个备受关注的研究领域。
本论文旨在分析物联网通信协议的挑战，并提出一些解决方案，以确保物联网系统的安全性和可靠性。
我们首先介绍了物联网的基本概念和通信协议的重要性，然后详细讨论了当前物联网通信协议所面临的安全性挑战，包括数据隐私、身份认证、数据完整性和防止攻击等方面。
接着，我们提出了一些改进和加强物联网通信协议安全性的解决方案，包括加密技术、认证方法和网络监控等。
最后，我们总结了本文的主要观点，并强调了物联网通信协议安全性的重要性。
关键词：物联网、通信协议、安全性、数据隐私、身份认证、数据完整性、攻击防护物联网（Internet of Things，IoT）作为一种连接物体与互联网的技术，已经在各个领域得到了广泛的应用。
随着物联网设备的不断增多和应用场景的扩展，物联网通信协议的设计和安全性成为了一个备受关注的议题。
物联网通信协议不仅需要确保数据的可靠传输，还需要保护用户的隐私和系统的安全性。
本论文将重点关注物联网通信协议的安全性问题，分析当前的挑战，并提出一些解决方案，以应对这些挑战。
1.物联网通信协议的基本概念物联网是一种技术体系，它将各种物理设备、传感器、嵌入式系统和互联网连接在一起，以实现设备之间的互通和信息交换。
物联网的目标是实现设备的智能化、自动化和远程控制，从而提高效率、降低成本，并为人们提供更多的便利性。
通信协议是一种规定了通信设备之间如何进行数据传输和交流的规则和约定。
它包括了数据传输的格式、数据包的结构、错误处理、安全性等方面的规定，以确保通信的可靠性和一致性。
物联网通信协议的主要作用是使物联网设备之间能够相互通信，传输数据和命令。
它允许设备发送和接收信息，以便监测环境、采集数据、执行控制操作等。
通信协议还需要考虑通信的功耗、带宽、延迟等性能方面的要求。
物联网通信协议可以分为多种类型，根据应用场景和需求选择不同的协议，包括但不限于以下几种：传统的互联网协议（例如，TCP/IP）适用于需要高可靠性和互联网连接的应用。
低功耗广域网(LPWAN) - LoRa远距离无线技术
芯资讯低功耗广域网（LPWAN）LoRa远距离无线技术（第一版）王志杰2016-05-05版权所有，翻版必究目录1简介 (2)2低功耗广域网（LPW AN） (2)2.1低功耗广域网（LPW AN）的特点 (2)2.2LPWAN无线技术比较 (3)2.3LoRa联盟 (4)2.4中国LoRa应用联盟- CLAA (5)3LoRa技术 (6)3.1LoRa技术 (6)3.2LoRa无线技术主要特点 (6)4LoRa和LoRaW AN技术概览 (9)4.1简介 (9)4.2LoRa®是什么？ (9)4.3LPWAN适合在那里？ (10)4.4LoRaWAN是什么？ (11)4.5LoRaWAN™区域概述 (14)4.6比较LPW AN技术选项 (16)4.7LPWAN成本对比传统系统 (17)5LoRaW AN解决方案 (18)5.1 简介 (18)5.2 解决方案平台架构 (19)5.3 产品 (20)5.4 网络服务器（Network Server） (21)5.5 网关（Gateway） (21)5.6 节点模块 (23)5.7 测试节点（Test Node） (25)5.8 开发设计 (26)5.8.1 NP-LINK Mote SDK (28)5.8.2 开源资源 (29)6LoRa应用案例 (29)1简介低功耗广域网（LPWAN）的是物联网领域中一个新的发展热点，由于其低功耗、广域的特点，非常适合于物联网大规模的部署。
在中国制造2025和智慧城市建设发展过程中，低功耗广域网应用将会越来越多。
下面可以从几个方面了解一下低功耗广域网：近距离和远距离：常见的近距离无线通信技术，如Wi-Fi、蓝牙等，通信距离一般几十米，若要覆盖一个地区一个城市的网络，则部署成本会较高。
而低功耗广域网无线通信距离可达几公里，甚至几十公里。
无线通信距离的增加，为物联网应用带来了新的发展空间，补上了物联网无线通信距离的短板，为物联网大规模的应用部署提供了技术支撑。
物联网低功耗广域网络(LPWAN)技术全面详解
物联网低功耗广域网络（LPWAN）技术全面详解物联网希望通过通信技术将人与物，物与物进行连接。
在智能家居、工业数据采集等局域网通信场景一般采用短距离通信技术，但对于广范围、远距离的连接则需要远距离通信技术。
LPWAN技术正式为满足物联网需求应运而生的远距离无线通信技术。
提到远距离无线通信，你可能会有疑问不是有移动蜂窝通信技术吗？的确，目前全球电信运营商已经构建了覆盖全球的移动蜂窝网络，然而2G、3G、4G等蜂窝网络虽然覆盖距离广，但基于移动蜂窝通信技术的物联网设备有功耗大、成本高等劣势。
当初设计移动蜂窝通信技术主要是用于人与人的通信。
根据权威的分析报告，当前全球真正承载在移动蜂窝网络上的物与物的连接仅占连接总数的6%。
如此低的比重，主要原因在于当前移动蜂窝网络的承载能力不足以支撑物与物的连接。
想要了解蜂窝通信技术与物联网，请查看《从技术角度看移动通信技术发展与物联网》LPWAN（Low Power Wide Area Network），低功耗广域网络，专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计。
LPWA可分为两类：一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术；另一类是工作于授权频谱下，3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术，比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。
接下来小编为你带来LPWA的两类技术详解：LoRaLoRa并不是一个陌生的技术，它目前应用最为广泛的LPWAN网络技术之一，这一协议源于SemTech公司，该公司计划将逐步授权其他源文件。
LoRa无线技术的主要特点：长距离：1 ~ 20 km节点数：万级，甚至百万级电池寿命：3~10年数据速率0.3~50kbpsLoRa作为一种无线技术，基于Sub-GHz的频段使其更易以较低功耗远距离通信，可以使用电池供电或者其他能量收集的方式供电。
较低的数据速率也延长了电池寿命和增加了网络的容量。
LoRa信号对建筑的穿透力也很强。
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温湿度、二氧化碳、盐碱度等传感器的应用对于农 业提高产量、减少水资源的消耗等有重要的意义， 这些传感器需要定期地上传数据，而且很多偏远的
LoRa网TE了，而LoRa十分适用于这样的场景。
光照度
LPWAN物联网系统解决方案
LoRa模块/LoRa网关/云平台/LoRa应用案例
LoRaWAN网络部署情况
34个公开声明部署的网络，至少150个在进行的城市试点部署
LoRaWAN网络架构
基于LPWAN技术的无线通信端到端解决方案
基于LPWAN技术的物联网无线通信解决方案，满足数据量在复杂环境中的超远距传输、大规模组 网的需要，降低物联网端对端成本。 LoRa低功耗广域网智能终端
支持LORAWAN协议 支持4G全网通 支持LAN/WAN以太网 支持MQTT协议 支持LORA终端定位、测速 多平台多网关智能选路
技术规格
频率支持 接入能力 工作温度 415~525MHz 约2万 -30°C~75°C 覆盖范围 工作信道 安全加密 无遮挡15Km 8LORA+1FSK SSL/LORA加密
供电电压
通讯功耗 接收灵敏度 休眠启动
3.0~3.6VDC
约50mA@20dBm 最佳-149dBm(18bps) 350us
待机功耗
发射功率 晶振启动 传输速率
约0.4uA
最大20dBm 250us 300bps~100kbps
移动速率
>100km/h
传输距离
无遮挡15公里市区8 公里
外部接口 工作电压 存储温度
LoRa模块
LoRa网关
宏电Wedora云管理平台 LoRa模块
智能井盖
实时监控城市井盖位置信息对于 井盖异常丢失、异常开启、破损 等状态信息实时传输用于数据分 析和预警
垃圾箱
路灯监测
井盖
远距离路灯控制、故障、线路
LoRa模块
LoRa模块
监测，实现动态照明，节能管理
LoRa应用方案-物流追踪方案
工厂机器的运行需要实时的监控，不仅可以保证生 产效率而且通过远程监控可以提高人工效率。在工 厂的自动化制造和生产中，有许多不同类型的传感 器和设备。一些场景需要低成本的传感器配以低功 耗和长寿命的电池来追踪设备、监控状态
LoRa应用方案-智慧农业方案
对农业来说，低功耗低成本的传感器是迫切需要的。
宏电Wedora云管理平台
追踪或者定位市场的一个重要的需求就是终端 的电池使用寿命。物流追踪可以作为混合型部 署的实际案例。物流企业可以根据定位的需要
LPWAN网络
在需要场所部网，可以是仓库或者运输车辆上， 便携式的基站（LoRa网关）便派上了用场， 而LPWAN网络使用网关/集中器扩展系统容量， 基础设施容易建设和部署
LoRa应用方案-智能工业
LoRa拓扑组网方案
应用层
MQTT云
LoRa云
传输层
LoRa网关
组网层
LoRa模块 LoRa模块 LoRa模块 LoRa模块 LoRa模块
深度覆盖层
智能抄表 农业 气象环保监 控 油田监测 智能停车 智能交通
LoRa应用方案
防火墙 调空中心 防火墙
智慧停车
车位状态实时监测；信息透明， 杜绝城市停车管理混乱
宏电LoRa无线模块
宏电4G LoRa网关
LoRa无线模块
基于LPWAN的远距离无线通信模块，具有低功耗、高灵敏度、抗干扰强等特点，支持LORAWAN标准 协议，串口数据透传双向通讯，具备超长电池待机功能，主要应用在智能抄表、智能停车、智慧农业、 智能安防、智慧路灯等领域。 规格
MCU 通讯协议 Cortex-M3 LORAWAN标准协议 存储 频率范围 64KB 410~525MHz
最高可达无遮挡15公里，市区8公里
率的需求，支持多种休眠和待机模式
LoRa无线模块主要功能特点
支持多种联网通讯方式
支持LORAWAN协议
支持LORAWAN低功耗广域网协议，不同国家 LoRa网络可互操作
支持点到点通讯、GPIO控制双向通讯、串
口数据透传双向通讯
LoRa
4G LoRa网关
LoRa网关也称为LoRa基站，低功耗广域网的关键节点设备，支持LORA终端定位、测速，可以实 现多频点、多信道的同时接收，支持4G全网通通信. 功能特点
UART*2，9600bps低功耗工作模式GPIO*5，通用输入输出IO 3.0~3.6VDC -40°C~95°C 工作温度 工作湿度 -40°C~85°C <95%(无凝结)
LoRa无线模块主要功能特点
支持超远距离传输，超远距离传输 超低功耗待机 可灵活的调整功率等级，适配传输中对于距离和速