1、1 Wifi通信1.1 什么是wifiwifi是一種無線局域網(wǎng)WIFI(WirelessFidelity，無線保真)技術(shù)是一個基于IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)路通信技術(shù)的品牌，目的是改善基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)路產(chǎn)品之間的互通性，由Wi-Fi聯(lián)盟(Wi-Fi Alliance)所持有，簡單來說WIFI就是一種無線聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)。Wi-Fi是一種允許電子設(shè)備連接到一個無線局域網(wǎng)（WLAN）的技術(shù)，通常使用2.4G UHF或5G SHF ISM 射頻頻段。連接到無線局域網(wǎng)通常是有密碼保護(hù)的；但也可是開放的，這樣就允許任何在WLAN范圍內(nèi)的設(shè)備可以連接上。1.2 WiFi的組成架

2、構(gòu)Wifi網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖一般架設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)的基本配備就是無線網(wǎng)卡及一臺AP，如此便能以無線的模式，配合既有的有線架構(gòu)來分享網(wǎng)絡(luò)資源，架設(shè)費(fèi)用和復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)。如果只是幾臺電腦的對等網(wǎng)，也可不要AP，只需要每臺電腦配備無線網(wǎng)卡。AP為Access Point簡稱，一般翻譯為“無線訪問接入點(diǎn)”，或“橋接器”。它主要在媒體存取控制層MAC中扮演無線工作站及有線局域網(wǎng)絡(luò)的橋梁。有了AP，就像一般有線網(wǎng)絡(luò)的Hub一般，無線工作站可以快速且輕易地與網(wǎng)絡(luò)相連。1.3 Wifi的技術(shù)特點(diǎn)1.3.1 優(yōu)點(diǎn)（1）其無線電波覆蓋范圍廣，WiFi半徑則達(dá)100米（理論值），適宜單位樓層以及辦公室內(nèi)部運(yùn)用

3、。而藍(lán)牙技術(shù)唯有覆蓋15米以內(nèi)。（2）速度不僅快，而且可靠性高802.11b的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)范即是IEEE 802.11網(wǎng)絡(luò)規(guī)范變種。最高帶寬是11Mbps，在信號有干擾或者比較弱的情況之下，帶寬可以調(diào)整到1Mbps、5.5Mbps及2Mbps，帶寬自動調(diào)整，有效保障網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性。（3）無線網(wǎng)絡(luò)WiFi的優(yōu)勢主要在不需要布線，可不受布線條件的限制。所以十分適宜移動辦公用戶需求，具備著廣闊市場前景。（5）健康安全I(xiàn)EEE802.11所設(shè)定的發(fā)射功率不可以超過100毫瓦，實(shí)際發(fā)射功率大概6070毫瓦。手機(jī)的發(fā)射功率大概200毫瓦到1瓦間，手持式對講機(jī)高達(dá)5瓦，而無線網(wǎng)絡(luò)使用的方式并不是像手機(jī)直

4、接接觸人體，具有一定安全性的。1.3.2 不足之處現(xiàn)在所運(yùn)用的IP無線網(wǎng)絡(luò)，存在著部分不足之處，例如：切換時(shí)間長、覆蓋半徑小、帶寬不高等，使它不能很好支持移動VoIP等要求高的應(yīng)用。因?yàn)闊o線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對上層業(yè)務(wù)開發(fā)的不開放原因，使很多適宜IP移動環(huán)境的業(yè)務(wù)難以開發(fā)。定位在家庭用戶的WLAN產(chǎn)品，在許多地方不能夠滿足運(yùn)營商在網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、運(yùn)營上的要求。1.3.3 wifi 的安全wifi提供大量應(yīng)用前提之下，網(wǎng)絡(luò)安全是個值得我們關(guān)注的問題。一方面：wifi給予了我們很多接入internet的方式。使我們擁有了互聯(lián)網(wǎng)的無限資源；另一方面：wifi同樣給予我們帶來了很多安全問題，各樣的網(wǎng)絡(luò)黑客、病毒、攻擊

5、等隨時(shí)都有威脅我們在線交易的可能。Wifi通訊協(xié)議作為一種大眾化的通信協(xié)議，具有更多的連接用戶，同時(shí)也帶來了更多的安全隱患。wifi的安全隱患來源于在兩個方面：一方面是來源于網(wǎng)絡(luò)的“攻擊”。另一方面來源于網(wǎng)絡(luò)的“陷阱”。wifi的安全隱患主要是：（1）惡意釣魚；（2）訪問攻擊；（）和攻擊。2 LoRa通信2.1 什么是LoRa？ LoRa是低功耗廣域網(wǎng)通信技術(shù)中的一種，是Semtech公司采用和推廣的一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無線傳輸技術(shù)，是Semtech 射頻部分產(chǎn)生的一種獨(dú)特的調(diào)制格式。LoRa射頻部分的核心芯片是SX1276和SX1278。這類芯片集成規(guī)模小、效率高，為LoRa無線模塊帶

6、來高接收靈敏度。 而網(wǎng)關(guān)芯片則采用的是集成度更高、信道數(shù)更多的SX1301。用SX1301作為核心開發(fā)出的LoRa網(wǎng)關(guān)，可以與許許多多的LoRa模塊構(gòu)成多節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)自組網(wǎng)。 LoRa組網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)圖2.2 LoRa是Mesh網(wǎng)絡(luò)、點(diǎn)對點(diǎn)傳輸還是星形網(wǎng)絡(luò)？ LoRa調(diào)制技術(shù)本身是一個物理層（PHY layer）協(xié)議，能被用在幾乎所有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中。Mesh網(wǎng)絡(luò)雖然擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍，但是卻犧牲了網(wǎng)絡(luò)容量、同步開銷、電池使用壽命。隨著LoRa技術(shù)鏈路預(yù)算和覆蓋距離的同時(shí)提升，Mesh網(wǎng)絡(luò)已不再適合，故采用星形的組網(wǎng)方式來優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、延長電池壽命、簡化安裝。LoRa網(wǎng)關(guān)和模塊間以星形網(wǎng)方式組

7、網(wǎng)，而LoRa模塊間理論上可以以點(diǎn)對點(diǎn)輪詢的方式組網(wǎng)，當(dāng)然點(diǎn)對點(diǎn)輪詢效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于星形網(wǎng)。 2.3 什么是LoRa網(wǎng)關(guān)？ LoRa網(wǎng)關(guān)位處LoRa星形網(wǎng)絡(luò)的核心位置，是終端和服務(wù)器（Server）間的信息橋梁，是多信道的收發(fā)機(jī)。LoRa網(wǎng)關(guān)有時(shí)又被稱為LoRa基站或LoRa集中器，雖然定義不同，但其實(shí)是同一含義。 LoRa網(wǎng)關(guān)使用不同的擴(kuò)頻因子，不同的擴(kuò)頻因子兩兩正交因而理論上可以在同一信道中對多條不同擴(kuò)頻因子的信號進(jìn)行解調(diào)。網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器間通過標(biāo)準(zhǔn)IP進(jìn)行連接，終端通過單跳與一個或多個網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通訊，所有的終端通訊都是雙向通訊，同時(shí)也支持軟件遠(yuǎn)程升級等。 目前來說，定義不同，網(wǎng)關(guān)類型也不同。

8、例如，按照應(yīng)用場景不同可分為為室內(nèi)型網(wǎng)關(guān)和室外型網(wǎng)關(guān)；按照通訊方式不同可分為全雙工網(wǎng)關(guān)和半雙工網(wǎng)關(guān)；而按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不同可分為完全符合LoRaWAN協(xié)議網(wǎng)關(guān)和不完全符合LoRaWAN協(xié)議網(wǎng)關(guān)。AUGTEK新一代網(wǎng)關(guān)為室外型，全雙工，并且完全符合LoRaWAN協(xié)議。完全符合LoRaWAN協(xié)議的LoRa網(wǎng)關(guān)及LoRa終端能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通，這具有很大意義！ 2.4 LoRa網(wǎng)關(guān)的容量有多大？單個網(wǎng)關(guān)能連多少個終端？ 網(wǎng)關(guān)容量是指在一定時(shí)間內(nèi)網(wǎng)關(guān)接收數(shù)據(jù)包數(shù)量的能力。理論上來說，單個SX1301芯片擁有8個信道，在完全符合LoRaWAN協(xié)議的情況下最多每天能接收1500萬個數(shù)據(jù)包。如果某應(yīng)用發(fā)包頻率為1

9、包/小時(shí)，單個SX1301芯片構(gòu)成的網(wǎng)關(guān)能接入62500個終端節(jié)點(diǎn)。當(dāng)然，這只是一個理論值，網(wǎng)關(guān)接入終端數(shù)量最終還是與網(wǎng)關(guān)信道數(shù)量、終端發(fā)包頻率、發(fā)包字節(jié)數(shù)和擴(kuò)頻因子息息相關(guān)。 2.5 LoRa網(wǎng)關(guān)接入的節(jié)點(diǎn)數(shù)目取決于哪些因素？ LoRa網(wǎng)關(guān)接入的節(jié)點(diǎn)數(shù)取決于LoRa網(wǎng)關(guān)所能提供的信道資源以及單個LoRa終端占用的信道資源。LoRa網(wǎng)關(guān)如果采用Semtech標(biāo)準(zhǔn)參考設(shè)計(jì)，網(wǎng)關(guān)采用SX1301芯片，那么信道數(shù)是固定的8個上行信道1個下行信道。物理信道數(shù)確定了， LoRa網(wǎng)關(guān)所能提供的信道資源也就確定了。（網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)不同，信道數(shù)不同，AUGTEK網(wǎng)關(guān)能實(shí)現(xiàn)8個上行，4個下行。） 單個LoRa終端占用

10、的信道資源與終端占用信道的時(shí)間一致，也就與終端的發(fā)包頻率、發(fā)包字節(jié)數(shù)以及LoRa終端的擴(kuò)頻因子息息相關(guān)。當(dāng)LoRa終端的發(fā)包頻率和發(fā)包字節(jié)數(shù)上升，該終端占據(jù)信道收發(fā)的時(shí)間就會增加，就占用了更多的信道資源。而當(dāng)LoRa終端采用更大的擴(kuò)頻因子時(shí)，信號可以傳的更遠(yuǎn)，但是代價(jià)是傳遞單位字節(jié)的信息會花費(fèi)更多的時(shí)間。 2.6 什么是LoRa終端或節(jié)點(diǎn)？ LoRa終端是LoRa網(wǎng)絡(luò)的組成部分，一般由LoRa模塊和傳感器等器件組成。LoRa終端可使用電池供電，能夠遠(yuǎn)程定位。每一個符合LoRaWAN協(xié)議的終端都能與符合LoRaWAN的網(wǎng)關(guān)直接通訊，從而實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。 2.7 LoRa網(wǎng)關(guān)使用免費(fèi)頻段，會不會容易

11、受到頻率干擾？ 抗干擾能力取決于LoRa技術(shù)本身的特性和網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)。LoRa技術(shù)本身擁有超高的接收靈敏度（RSSI）和超強(qiáng)信噪比（SNR）。以AUGTEK的LoRa網(wǎng)關(guān)與LoRa模塊為例，其接收靈敏度達(dá)到驚人的-142dBm，而超強(qiáng)的信噪比可以讓AUGTEK網(wǎng)關(guān)和終端工作在噪聲門限以下20dB。此外，AUGTEK網(wǎng)關(guān)使用跳頻技術(shù)，通過偽隨機(jī)碼序列進(jìn)行頻移鍵控，使載波頻率不斷跳變而擴(kuò)展頻譜，防止定頻干擾。 2.8 LoRa的數(shù)據(jù)傳輸速率是多少？LoRaWAN協(xié)議定義了一系列的數(shù)據(jù)傳輸速率，不同的芯片可供選擇的速率范圍不同，例如SX1272支持0.3-38.4kbps，SX1276支持0.018-

12、38.4kbps的速率范圍。目前AUGTEK能實(shí)現(xiàn)0.3-37.5kbps的傳輸速率。 12. 使用LoRa設(shè)備發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)長度有限制嗎？ 有限制，理論來說SX127x系列芯片有256 Bytes的FIFO，發(fā)射或接收256 Bytes都行得通。但是，并不是在任何傳輸速率下LoRa模塊的負(fù)載長度都能為256 Bytes。在傳輸速率較低的情況下，一次傳輸256 Bytes需要花費(fèi)的時(shí)間極長（可能需要花費(fèi)幾秒甚至更長），這不利于抗干擾和交互，因此在技術(shù)處理上一般建議用戶將一條長數(shù)據(jù)分割成數(shù)條小數(shù)據(jù)來進(jìn)行傳輸。 3 LoRa與wifi通訊方式對比智慧消防系統(tǒng)采用LoRa組網(wǎng)通信方式，利用LoRa

13、的響應(yīng)速度較快，遠(yuǎn)距離傳輸、組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)較多、低功耗無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將前端檢測裝置的監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳至監(jiān)控中心。LoRa通信系統(tǒng)的特點(diǎn)： 傳輸特性，LoRa是一種遠(yuǎn)距離、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、抗干擾的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 安全性, LoRa提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用通用的AES-128，支持AES-128加密并具有兩個獨(dú)立的安全層、一個網(wǎng)絡(luò)會話密鑰 (NwkSKey) 和一個應(yīng)用會話密鑰 (AppSKey) 連接特性：不采用基站，純LoRa組網(wǎng)數(shù)量可達(dá)1000個以上。LoRa通訊系統(tǒng)與Wifi環(huán)網(wǎng)通訊系統(tǒng)對比表：類別 性能LoRawifi優(yōu)勢分析傳輸帶寬LoRa最大值37.5KB傳輸距離可達(dá)10km100Mbps傳輸距離100m（無阻擋）wifi通信帶寬更大，滿足傳輸需求。LoRa帶寬較小，但傳輸距離更遠(yuǎn)，滿足智慧消防設(shè)備通訊需求安全性安全性,LoRa提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，支持AES-128加密并具有兩個獨(dú)立的安全層、一個網(wǎng)絡(luò)會話密鑰 (NwkSKey) 和一個應(yīng)用會話密鑰 (AppSKey)智慧消防通訊系統(tǒng)與wifi無線AP端均采用加密認(rèn)證措施，確保通信的機(jī)密性、完整性。均采用加密協(xié)議，滿足通訊安全要求,LoRa具有兩個獨(dú)立的安全層，安全性更高。可靠性不采用基