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LoRaWAN 架构简介

LoRaWAN 整体概览

LoRaWAN 协议层次

LoRaWAN 是定义在 LoRa 无线调制技术上的一整套通信协议,类似 TCP/IP 协议。LoRaWAN 整个协议的架构图分为几层:

  • 绿色的 Application 层是给用户提供数据使用的,主要由用户自己根据需求来进行开发就好。
  • 蓝色的 MAC 层是 LoRa 的链接层协议,更详细的内容在 LoRaWAN 标准中可以查看。
  • 棕色的 LoRa Modulation 对应 OSI 的物理层协议,在具体的应用中,其实就是指 sx127x 或 sx126x 芯片内部实现的无线调制技术。
  • 灰色部分的存在是因为 LoRa 是一种无线调制技术,信号的传输是依靠无线电波。但无线电波其实是一种公共资源,理论上说只要拥有无线电收发器,就能通过收发器发送无线电信号。如果大家都毫无规则向外界发送无线电信号不形成统一的标准的话,无线电的使用就非常混乱。所以,根据不同地区的不同要求,国际电信联盟(ITU)就根据各个地区自己的特点将无线电不同的频段规划来做不同的事情,让无线电的利用得以规范。比如:中国的无线电管理部门就酱 144-148MHz 和 430-440MHz 的频段规划给了业余无线电业务,让业余无线电爱好者做技术交流使用。

LoRaWAN 网络架构

我把 LoRaWAN 的网络架构分层 3 部分。

  • 设备终端。
  • 接入网关。
  • 服务器。

这三个部分的划分主要是根据开发时所使用的技术栈来区分的。设备节点的开发主要是以嵌入式开发为主,涉及到嵌入式软硬件的开发;接入网关需要使用 Sx130x 系列的基带芯片,官方提供了在嵌入式 Linux 环境下的开发组件,因此更多的是需要做嵌入式 Linux 的软硬件开发;针对服务器部分的研发,更需要的就是后端技术栈了。下面是我对整个网络架构简单粗暴的划分了。

LoRaWAN 网络架构的各部分

上面讲了自己对 LoRaWAN 网络架构简单粗暴的分类,接下来就需要说明一下这个架构图中各部分到底都是什么意思了。

  • End Nodes: 就是通俗意义上理解的终端设备,在 LoRaWAN 水表应用中,指的就是 LoRaWAN 水表。
  • Concentrator/Gateway:End Nodes 接入广域网的网关,类似 NB-IoT 应用中运营商的基站。
  • Network Server:LoRaWAN 应用中的服务器,具体的实例可以部署在云厂商的服务器上,也可以根据自己的需求部署在自己的私有服务器上。
  • Application Server:是 LoRaWAN 的应用服务器,就需要结合实际的业务场景来自己设计了。例如:LoRaWAN 水表应用中,就是水表数据展示或者应用的业务系统了。
  • LoRa RF(LoRaWAN):LoRaWAN 的链接层标准,主要指的是终端设备使用 LoRa 无线调制技术遵循LoRaWAN的标准把终端采集到的数据上传到Concetrator/Gateway
  • TCP/IP SSL(LoRaWAN):Concetrator/Gateway使用TCP/IPSSL协议将接收到的终端数据上传给Network Server.
  • TCP/SSL(Sevure Payload):Network Server采用TCP/IPSSL协议传递给Application Server

LoRaWAN 整体学习思路

理清楚了 LoRaWAN 网络架构的大概情况,并且根据实际开发时涉及到的技术栈,将 LoRaWAN 开发粗暴的分为三部分:

  • 设备终端;
  • 接入网关;
  • 服务器;

之后,自己对 LoRaWAN 与 LoRa 的区别就算是分清楚了。后面的学习过程只需要根据开发时的具体需求,针对不同的部分看各部分的资料应该就好了。

基本的学习思路有了,后面的 LoRaWAN 学习就有方向了。

参考文档