LoRa и LoRaWAN — популярные технологии беспроводной связи в сфере Интернета вещей (IoT). LoRa — это технология физического уровня, а LoRaWAN — протокол связи. Они используют маломощную технологию широкополосной беспроводной модуляции для предоставления услуг связи на большие расстояния в сценариях с удаленным расстоянием, низкой скоростью и низким энергопотреблением.
1. Знакомство с технологией LoRa и LoRaWAN.
Принципы технологии LoRa были представлены ранее. Проще говоря, технология LoRa использует модуляцию с расширенным спектром для достижения передачи на большие расстояния и низкого энергопотребления за счет изменения коэффициента расширения сигнала и скорости передачи данных. Технология LoRa широко используется в IoT, умных домах и промышленном управлении.
Технология LoRaWAN — это протокол связи, построенный на основе технологии LoRa . LoRaWAN определяет протокол беспроводной связи, основанный на топологии сети «звезда», позволяющий устройствам подключаться к сети по беспроводной сети и взаимодействовать с облаком. По сравнению с традиционными коммуникационными технологиями, такими как GPRS, 3G и 4G, LoRaWAN имеет значительные преимущества в передаче на большие расстояния и низком энергопотреблении, поэтому широко используется в сфере IoT.
2. LoRa и LoRaWAN имеют следующие различия:
Технические стандарты: LoRa — это технология физического уровня, а LoRaWAN — полноценный протокол связи. Технология LoRa обеспечивает беспроводную связь на большие расстояния, с низким энергопотреблением и низкой скоростью, а LoRaWAN — это протокол связи, основанный на технологии LoRa, предлагающий возможности многоузловой, безопасной и малой мощности связи.
Сценарии применения. Технология LoRa может использоваться в различных сценариях применения, таких как умные дома, Интернет вещей и городская автоматизация. LoRaWAN в основном используется в маломощных глобальных сетях IoT, например, в интеллектуальных счетчиках, интеллектуальных уличных фонарях и мониторинге окружающей среды.
Топология сети: технология LoRa может обеспечить связь «точка-точка», «точка-множество точек» и широковещательная связь, в то время как LoRaWAN использует топологию сети «звезда», состоящую из терминальных узлов, шлюзов и серверов приложений.
Механизмы безопасности: сама технология LoRa не обеспечивает механизмов безопасности, в то время как LoRaWAN предлагает различные механизмы безопасности, такие как шифрование, аутентификация и проверка целостности данных, для защиты безопасности и конфиденциальности данных.
Таким образом, LoRa — это технология физического уровня, которая обеспечивает беспроводную связь на большие расстояния, с низким энергопотреблением и низкой скоростью, а LoRaWAN — это протокол связи, основанный на технологии LoRa , в основном используемый в маломощных глобальных сетях в IoT. 
LoRa — это технология беспроводной связи с низким энергопотреблением на большие расстояния, которая использует технологию модуляции CSS (Chirp Spread Spectrum) для передачи сигналов в широкополосном диапазоне частот с сильными возможностями защиты от помех. Ядром технологии LoRa является чип модуляции и демодуляции LoRa, который кодирует и декодирует сигналы в частотной области для обеспечения передачи и приема сигналов на большие расстояния. По сравнению с традиционными методами модуляции ASK, FSK и PSK технология LoRa имеет следующие преимущества:
Возможность передачи на большие расстояния: технология LoRa может обеспечить связь на большие расстояния с дальностью передачи в несколько километров, что дальше, чем традиционные технологии беспроводной связи.
Конструкция с низким энергопотреблением: технология LoRa имеет очень низкое энергопотребление, что позволяет устройствам работать в течение длительного времени от аккумулятора.
Широкополосные каналы: технология LoRa может обмениваться данными по широкополосным каналам, обеспечивая более высокую скорость связи для устройств.
Сильная защита от помех: технология LoRa использует технологию модуляции CSS, которая обладает сильными возможностями защиты от помех и может обеспечить стабильную связь в сложных средах.
2.2 Принцип технологии LoRaWAN
LoRaWAN — это протокол беспроводной связи для Интернета вещей, основанный на технологии LoRa. Он использует звездообразную сетевую структуру для подключения различных типов терминальных устройств. LoRaWAN использует технологию LoRa для связи, а также включает специальный протокол для регистрации устройств, аутентификации, безопасности и передачи сообщений.
Ядро LoRaWAN состоит из шлюзов и терминальных устройств. Шлюзы отвечают за связь с Интернетом, а терминальные устройства взаимодействуют со шлюзами с помощью технологии LoRa. LoRaWAN поддерживает различные категории и скорости передачи данных для удовлетворения различных сценариев и требований приложений. Звездообразная сетевая структура LoRaWAN делает ее подходящей для широкого спектра приложений Интернета вещей, таких как умные дома, умные города и умная логистика.
3. Каковы преимущества и недостатки LoRa и LoRaWAN?
3.1 Преимущества LoRa:
Передача на большие расстояния: технология LoRa может передавать данные на большую территорию в радиусе нескольких километров.
Низкое энергопотребление: технология LoRa имеет очень низкое энергопотребление, что делает ее подходящей для устройств Интернета вещей со сроком службы батареи до нескольких лет.
Низкая стоимость: технология LoRa экономически эффективна, поскольку использует свободные полосы частот.
Емкость сети: благодаря передаче на большие расстояния и низкому энергопотреблению технология LoRa может поддерживать тысячи устройств в одной сети.
Недостатки ЛоРа:
Низкая скорость передачи данных. Скорость передачи данных по технологии LoRa низкая, обычно составляет сотни бит в секунду.
Односторонняя связь: технология LoRa обычно поддерживает одностороннюю связь, требуя дополнительных протоколов связи для двусторонней связи.
3.2 Преимущества LoRaWAN:
Высокая безопасность: LoRaWAN использует технологию шифрования для защиты безопасности данных.
Гибкость: LoRaWAN поддерживает различные типы приложений и может быть настроен в соответствии с конкретными требованиями.
Двусторонняя связь: LoRaWAN поддерживает двустороннюю связь между устройствами и серверами.
Недостатки LoRaWAN:
Пропускная способность сети. Из-за использования общих полос частот LoRaWAN имеет ограниченную пропускную способность сети и может испытывать перегрузки сети.
Задержка: LoRaWAN имеет относительно высокую задержку, которая может повлиять на производительность приложений реального времени.
4. Сравнение сценариев применения LoRa и LoRaWAN.
LoRa подходит для маломощной связи на большие расстояния и используется в различных приложениях, таких как Интернет вещей, промышленная автоматизация и мониторинг окружающей среды. LoRaWAN, с другой стороны, представляет собой протокол связи для построения маломощных глобальных сетей. Ниже приведены сравнения сценариев применения LoRa и LoRaWAN:
4.1 Сценарии применения LoRa:
Приложения Интернета вещей: технология LoRa подходит для передачи небольших объемов данных на большие расстояния в приложениях Интернета вещей, таких как умные дома, умное сельское хозяйство и умные города.
Промышленная автоматизация: технология LoRa может использоваться для мониторинга состояния, температуры и влажности промышленного оборудования и передачи этих данных в центры управления.
Мониторинг окружающей среды: технология LoRa может использоваться для мониторинга данных об окружающей среде, таких как качество воздуха, качество воды, состояние почвы, а также данных о стихийных бедствиях, таких как землетрясения и погода.
4.2 Сценарии применения LoRaWAN:
Приложения для умных городов: технология LoRaWAN может использоваться для создания инфраструктуры умного города для умных уличных фонарей, мусорных баков и парковок.
Приложения для логистики и цепочек поставок. Технология LoRaWAN может использоваться для мониторинга статуса, местоположения и информации о транспортировке товаров в логистике и цепочках поставок.
Применение в сельском хозяйстве и животноводстве: технология LoRaWAN может использоваться для мониторинга температуры, влажности и влажности почвы на фермах и пастбищах, чтобы помочь фермерам управлять сельскохозяйственным производством.
5. Принципы технологии LoRaWAN в основном включают в себя следующие аспекты:
Сетевая архитектура: сетевая архитектура LoRaWAN использует звездообразную топологию сети, в которой терминальные устройства взаимодействуют со шлюзами с использованием технологии LoRa, а шлюзы передают данные на облачные серверы.
Протокол связи: LoRaWAN определяет полный протокол связи, включая протокол уровня MAC и протокол прикладного уровня. Протокол уровня MAC определяет правила связи между терминальными устройствами и шлюзами, включая структуру кадра, методы передачи данных, аутентификацию с шифрованием и т. д. Протокол прикладного уровня определяет конкретное содержимое и формат передачи данных.
Механизмы безопасности. Протокол LoRaWAN включает в себя несколько уровней механизмов безопасности, включая аутентификацию с шифрованием между терминальными устройствами и шлюзами, а также безопасные соединения между шлюзами и облачными серверами. Эти механизмы безопасности обеспечивают конфиденциальность и целостность данных.
Механизм QoS: технология LoRaWAN поддерживает несколько уровней качества обслуживания (QoS), включая подтвержденную передачу, неподтвержденную передачу и т. д. Эти уровни QoS можно гибко настроить в соответствии с различными сценариями приложений для достижения оптимальной эффективности передачи данных.
6. Разница между связью LoRa и LoRaWAN
LoRa — это технология физического уровня беспроводной связи, а LoRaWAN — это протокол более высокого уровня, построенный на основе LoRa и используемый для подключения узлов LoRa к Интернету в IoT. Поэтому основное различие в их общении заключается в протоколе связи.
В связи LoRa связь между узлами осуществляется по принципу «точка-точка», что означает, что два узла взаимодействуют напрямую без необходимости использования сетевой инфраструктуры. Это означает, что узлы должны управлять частотами связи и другими параметрами, чтобы гарантировать, что они не мешают друг другу. Кроме того, передача данных на большие расстояния и характеристики низкого энергопотребления технологии LoRa делают ее подходящей для маломощной связи на большие расстояния в приложениях IoT.
Напротив, LoRaWAN — это протокол связи, основанный на звездообразной сетевой структуре, где данные передаются от узлов LoRa к шлюзам, а затем от шлюзов в Интернет. Протокол LoRaWAN также обеспечивает функции управления сетью, такие как регистрация узлов, управление частотой и шифрование данных. Таким образом, он может поддерживать более масштабные и надежные приложения IoT.
Кроме того, протокол LoRaWAN поддерживает различные топологии сети, включая звезду, дерево и ячеистую сеть, что делает его адаптируемым к различным сценариям Интернета вещей. Кроме того, LoRaWAN поддерживает различные протоколы прикладного уровня, такие как MQTT, HTTP и т. д. 
7. Сравнение технических характеристик LoRa и LoRaWAN.
LoRa и LoRaWAN — это две родственные технологии Интернета вещей, основанные на чипе LoRa, но они имеют разные характеристики и сценарии применения. Ниже приводится сравнение их технических характеристик:
Технические принципы:
Технология LoRa использует CSS-модуляцию для обеспечения связи на большие расстояния, с низким энергопотреблением и низкой скоростью передачи данных. Он кодирует информационные данные в специальный сигнал с помощью чипов модуляции LoRa. Технология LoRaWAN , с другой стороны, построена на технологии LoRa и реализует полный сетевой протокол и механизм безопасности, обеспечивая связь между узлами и облаком, предоставляя сетевые протоколы и механизмы безопасности, необходимые для связи IoT.
Дальность связи:
Технология LoRa имеет относительно большую дальность связи (расстояния в несколько километров) и высокую проникающую способность, подходящую для использования в открытых средах, таких как городские и сельские районы. Технология LoRaWAN может обеспечить глобальное соединение устройств IoT, подходящее для крупномасштабных сенсорных сетей.
Скорость передачи данных:
Скорость передачи данных по технологии LoRa низкая, обычно составляет от нескольких тысяч бит в секунду до десятков тысяч бит в секунду, что подходит для передачи низкочастотных данных. Технология LoRaWAN поддерживает широкий диапазон скоростей передачи данных: от сотен бит в секунду до сотен килобит в секунду, подходящих для передачи различных типов данных.
Топология сети:
Технология LoRa использует сетевую связь «точка-точка» или «звезда», где каждый узел должен напрямую взаимодействовать со шлюзом. Технология LoRaWAN использует звездообразную, ячеистую или гибридную сетевую топологию, позволяя узлам обмениваться данными через другие узлы, повышая масштабируемость и надежность сети. 
В заключение, разница в связи между модулями LoRa и модулями шлюза LoRaWAN заключается в основном в протоколе связи. LoRa подходит для двухточечной связи и может обеспечить маломощную связь на большие расстояния. LoRaWAN, с другой стороны, представляет собой протокол более высокого уровня, который поддерживает звездообразные сетевые структуры и различные протоколы прикладного уровня, подходящий для более масштабных и надежных приложений IoT.
Рекомендуемые статьи по теме:
Что такое Z-Wave? Почему он не так популярен, как ZigBee?
Разработка и внедрение технологии LORA
Принцип и применение IoT функции пробуждения по воздуху модуля LoRa