物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,IoT)被認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮,也被稱(chēng)作第四次科技革命[1]。目前大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)仍在依靠互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng),物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議缺失,這在一定程度上制約了物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模普及。由此低功耗廣域網(wǎng)(LowPower Wide-Area Network,LPWAN)應(yīng)運(yùn)而生。與傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)相比,LPWAN技術(shù)具有廣覆蓋、遠(yuǎn)距離、海量連接、低功耗、低成本等技術(shù)優(yōu)勢(shì),成為當(dāng)下物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)的新熱點(diǎn)[2]。在LPWAN眾多技術(shù)中,最具競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)有LoRa和NB-IoT[3~5]。其中LoRa技術(shù)是LPWAN技術(shù)中發(fā)展較早、技術(shù)較為成熟,而且具備完善的產(chǎn)業(yè)鏈。

LoRaWAN定義通信協(xié)議和系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，而LoRa定義物理層。

這是LoRaWAN節(jié)點(diǎn)的典型系統(tǒng)架構(gòu)。

LoRa網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

大多數(shù)現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)局域網(wǎng)技術(shù)都使用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。通過(guò)使用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)可以增加網(wǎng)絡(luò)的通信范圍和小區(qū)大小。但是，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)還具有將消息轉(zhuǎn)發(fā)到其他節(jié)點(diǎn)(通常與它們無(wú)關(guān))的額外責(zé)任。這會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備的電池壽命。

LoRaWAN使用星形拓?fù)?，因?yàn)楫?dāng)使用遠(yuǎn)程連接時(shí)，它可以延長(zhǎng)電池壽命。

LoRa網(wǎng)絡(luò)由幾個(gè)元素組成。

LoRa節(jié)點(diǎn)/端點(diǎn)： LoRa端點(diǎn)是進(jìn)行傳感和控制的傳感器或應(yīng)用程序。這些節(jié)點(diǎn)通常位于遠(yuǎn)程位置。示例，傳感器，跟蹤設(shè)備等

LoRa網(wǎng)關(guān)：與移動(dòng)設(shè)備與服務(wù)基站相關(guān)聯(lián)的蜂窩通信不同，LoRaWAN節(jié)點(diǎn)中的LoRaWAN節(jié)點(diǎn)與特定網(wǎng)關(guān)相關(guān)聯(lián)。取而代之的是，節(jié)點(diǎn)發(fā)送的任何數(shù)據(jù)都將發(fā)送到所有網(wǎng)關(guān)，并且每個(gè)接收到信號(hào)的網(wǎng)關(guān)都會(huì)將其發(fā)送到基于云的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。

通常，網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過(guò)某些回程(蜂窩，Wi-Fi，以太網(wǎng)或衛(wèi)星)連接。

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器具有所有智能。它過(guò)濾來(lái)自不同網(wǎng)關(guān)的重復(fù)數(shù)據(jù)包，進(jìn)行安全檢查，并將ACK發(fā)送到網(wǎng)關(guān)。最后，如果數(shù)據(jù)包用于應(yīng)用程序服務(wù)器，則網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器將數(shù)據(jù)包發(fā)送到特定的應(yīng)用程序服務(wù)器。

使用所有網(wǎng)關(guān)都可以將相同的數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的這種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)，無(wú)需進(jìn)行切換或切換。這對(duì)于資產(chǎn)從一個(gè)位置移動(dòng)到另一位置的資產(chǎn)跟蹤應(yīng)用程序很有用。

LoRa設(shè)備類(lèi)別

與其他網(wǎng)絡(luò)一樣，終端設(shè)備根據(jù)設(shè)備類(lèi)別可以具有不同的功能，而LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)中的終端節(jié)點(diǎn)可以具有不同的設(shè)備類(lèi)別。

每種設(shè)備類(lèi)別都是網(wǎng)絡(luò)下行鏈路通信等待時(shí)間與電池壽命之間的折衷方案。

A級(jí)：最適合電池電量傳感器

● 最具能源效率，并且可以具有多年的電池壽命

● LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備均支持此設(shè)備類(lèi)

● 下行鏈路僅在傳感器傳輸某些內(nèi)容后可用

B級(jí)：帶有時(shí)間表的終端設(shè)備接收插槽

● 在計(jì)劃時(shí)間打開(kāi)額外的接收插槽。

● 從網(wǎng)關(guān)接收時(shí)間同步的信標(biāo)

C級(jí)：具有最大接收插槽的終端設(shè)備

● 連續(xù)打開(kāi)接收窗口

● RX僅在設(shè)備傳輸時(shí)關(guān)閉

2016年10月發(fā)生在美國(guó)的大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)DDoS測(cè)試攻擊,導(dǎo)致了美國(guó)東部互聯(lián)網(wǎng)全部“下線(xiàn)”。2017年7月,國(guó)內(nèi)公安機(jī)關(guān)成功打掉了首個(gè)網(wǎng)上傳播家庭攝像頭破解入侵軟件的犯罪團(tuán)伙。與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)安全問(wèn)題相比,物聯(lián)網(wǎng)安全問(wèn)題將不僅造成經(jīng)濟(jì)損失、隱私泄露等危害,還會(huì)直接威脅生命安全。

關(guān)鍵詞：lora數(shù)傳終端