LoRaWAN^®规范是一种低功耗广域网（LPWA）网络协议，旨在将电池供电的“设备”无线连接到区域、国家或全球网络中的互联网。LoRaWAN主要针对物联网（IoT）的特定需求，如双向通信、端到端安全、移动和本地化服务。

拓扑结构

       LoRaWAN^®网络架构属于星形拓扑，其中网关在终端设备和中央网络服务器之间中继消息。网关通过标准IP连接连接到网络服务器，并充当透明网桥，简单地将RF数据包转换为IP数据包，反之亦然。无线通信利用了LoRa物理层的远程特性，允许在终端设备和一个或多个网关之间建立单链路。所有模式都能够进行双向通信，并且支持多播寻址组，以便在诸如固件空中升级（FOTA）升级或其他大规模分发消息之类的任务期间有效利用频谱。

       LoRaWAN^®规范定义了设备到基础设施物理层参数（LoRa^®）和协议（LoRaWAN^®），从而为制造商之间提供了无缝互操作性，如设备认证计划所示。虽然该规范定义了技术实现，但它没有定义任何商业模式或部署类型（公共、共享、私有、企业），因此为行业提供了创新和区分其使用方式的自由。LoRaWAN^®规范由LoRa联盟^®开发和维护：一个开放的合作成员协会。

分类

LoRaWAN有三类不同的端点设备，以满足广泛应用中反映的不同需求：

A类——最低功率双向终端设备

       所有LoRaWAN终端设备必须支持的默认类，A类通信始终由终端设备发起，并且是完全异步的。每个上行链路传输可以在任何时候发送，然后是两个短的下行链路窗口，从而提供双向通信的机会，或者在需要时提供网络控制命令。这是ALOHA类型的协议。

       终端设备可以进入低功耗睡眠模式，只要它自己的应用程序定义：周期性唤醒不需要网络。这使得A类成为最低功率的工作模式，同时仍然允许在任何时候进行上行链路通信。

       由于下行链路通信必须始终遵循由终端设备应用程序定义的时间表的上行链路传输，因此下行链路通信必须在网络服务器处缓冲，直到下一个上行链路事件。

B类——具有确定性下行链路延迟的双向终端设备

       除了A类启动的接收窗口外，B类设备还使用周期性信标与网络同步，并在预定时间打开下行链路“ping时隙”。这为网络提供了以确定性延迟发送下行链路通信的能力，但代价是终端设备中的一些额外功耗。延迟可编程长达128秒，以适应不同的应用，并且额外的功耗足够低，仍然适用于电池供电的应用。

C类-最低延迟，双向终端设备

       除了后面跟着两个下行链路窗口的上行链路的A类结构之外，C类还通过在终端设备不发送（半双工）的所有时间保持终端设备的接收器打开来进一步减少下行链路上的延迟。基于此，网络服务器可以在任何时候发起下行链路传输，假设终端设备接收器是开放的，因此没有延迟。折衷方案是接收器的功耗（高达约50mW），因此C级适用于可获得连续功率的应用。

       对于电池供电的设备，可以在A类和C类之间进行临时模式切换，这对于间歇性任务（如固件空中更新）非常有用。

传输速率

       除了跳频之外，终端设备和网关之间的所有通信数据包还包括可变的“数据速率”设置。数据速率的选择允许在通信范围和消息持续时间之间进行动态权衡。此外，由于扩频技术，与不同数据速率的通信不会相互干扰，并创建一组虚拟“代码”信道，从而增加网关的容量。为了最大限度地延长终端设备的电池寿命和整体网络容量，LoRaWAN^®网络服务器通过自适应数据速率（ADR）方案分别管理每个终端设备的数据速率设置和RF输出功率。

       LoRaWAN®波特率范围从0.3 kbps到50 kbps。

安全性

安全性是任何大规模物联网部署的首要问题，LoRaWAN®规范定义了两层加密技术：

       在终端设备和网络服务器之间共享的唯一128位网络会话密钥。

       在应用程序级别端到端共享的唯一128位应用程序会话密钥（AppSKey）。

       AES算法用于向网络服务器提供数据包的认证和完整性，并向应用服务器提供端到端加密。通过提供这两个级别，可以实现“多租户”共享网络，而无需网络运营商对用户有效载荷数据具有可见性。

       密钥可以在生产线上或调试期间通过个性化激活（ABP），也可以在现场通过空中激活（OTAA）。OTAA允许在必要时对设备进行重新键入。

如果需要给传感器增加无线传输功能，可以通过增加无线物联网控制器实现。
● 内置电池或外接5V电源供电
● 无线传输方式支持4G、NB、WIFI、LORA等
● 支持所有传感器接口

【单片机-传感器】项目定制开发