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1、1 Wifi通信1.1 什么是wifiwifi是一种无线局域网 WIFI(WirelessFidelity，无线保真)技术是一个基于IEEE 802.11系列标准的无线网路通信技术的品牌，目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网路产品之间的互通性，由 Wi-Fi联盟(Wi-Fi Allianee)所持有，简单来说 WIFI就是一种无线联网的技术。Wi-Fi是一种允许电子设备连接到一个无线局域网WLAN的技术，通常使用 2.4G UHF或5G SHF ISM射频频段。连接到无线局域网通常是有密码保护的；但也可是开放的，这样就允许任何在 WLAN围的设备可以连接上。1.2 WiFi的组成架
2、构厂1III"ernetJ.-idiji 元玆躍由民ILIWjf'7p苗別r 系希Wifi网络架构示意图一般架设无线网络的根本配备就是无线网卡 及一台AP,如此便能以无线的模式，配合既有的有线架构来分享网络资源，架设费用和复杂程度远远低于传统的有线网络。如果只是几台电脑的对等网，也可不要 AP,只需要每台电脑配备 无线网卡。AP为Access Point简称,一般翻译为 无线访问接入点，或桥接器。它主要在媒体存取控制层 MAC中扮演无线工作站及有线局域网络的桥梁。有了AP,就像一般有线网络的 Hub 般，无线工作站可以快速且轻易地与网络相连。1.3 Wifi的技术特点优点1其
3、无线电波覆盖围广，WiFi半径那么达100米理论值，适宜单位楼层以及办公室部运用。而蓝牙技术唯有覆盖15米以。2速度不仅快，而且可靠性高802.11b的无线网络规即是IEEE 802.11网络规变种。最高带宽是 11Mbps，在信号有干 扰或者比拟弱的情况之下，带宽可以调整到1Mbps、5.5Mbps及2Mbps，带宽自动调整，有效保障网络的可靠性和稳定性。3无线网络WiFi的优势主要在不需要布线，可不受布线条件的限制。所以十分适宜移动办公用户 需求，具备着广阔市场前景。5安康平安IEEE802.11所设定的发射功率不可以超过 100毫瓦，实际发射功率大概 6070毫瓦。 手机的发射功率大概
4、200毫瓦到1瓦间，手持式对讲机高达 5瓦，而无线网络使用的方式 并不是像手机直接接触人体，具有一定平安性的。缺乏之处现在所运用的IP无线网络，存在着局部缺乏之处，例如：切换时间长、覆盖半径小、 带宽不高等，使它不能很好支持移动VoIP等要求高的应用。因为无线网络系统对上层业务开发的不开放原因，使很多适宜IP移动环境的业务难以开发。定位在家庭用户的WLAN产品，在许多地方不能够满足运营商在网络维护、运营上的要求。的平安wifi提供大量应用前提之下，网络平安是个值得我们关注的问题。一方面：wifi给予了我们很多接入in ternet的方式。使我们拥有了互联网的无限资源；另一方面：wifi同样给予
5、我们带来了很多平安问题，各样的网络黑客、病毒、攻击等随时都有威胁我们在线交易的可 台匕 冃匕。Wifi通讯协议作为一种群众化的通信协议，具有更多的连接用户，同时也带来了更多的平安隐患。wifi的平安隐患来源于在两个方面：一方面是来源于网络的“攻击。另一方面 来源于网络的“陷阱。wifi的平安隐患主要是：1恶意钓鱼AP; 2访问攻击；3Dos和DDos攻击。2 LoRa通信2.1 什么是LoRa?LoRa是低功耗广域网通信技术中的一种，是Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输技术，是Semtech射频局部产生的一种独特的调制格式。LoRa射频局部的核心芯片是 SX127
6、6和SX127&这类芯片集成规模小、效率高，为 LoRa无线模块 带来高接收灵敏度。而网关芯片那么采用的是集成度更高、信道数更多的SX1301。用SX1301作为核心开发出的 LoRa网关，可以与许许多多的LoRa模块构成多节点的复杂的物联网自组网。NetworkServerConcenttatorIG/ Eltitmrt Btckh mlLoRa* RFLQHaWAM"TCP/IP SSLLoRa WAN'*ApplkatjonStmrTCP/IP SSL5e<Uri»PlQdAES Se<ur«d payloadLoRa组网系统架构
7、图2.2 LoRa是Mesh网络、点对点传输还是星形网络?LoRa调制技术本身是一个物理层PHY layer协议，能被用在几乎所有的网络技术中。Mesh网络虽然扩展了网络覆盖的围，但是却牺牲了网络容量、同步开销、电池使用寿命。随着LoRa技术链路预算和覆盖距离的同时提升，Mesh网络已不再适合，故采用星形的组网方式来优化网络构造、 延长电池寿命、简化安装。LoRa网关和模块间以星形网方式组网，而LoRa模块间理论上可以以点对点轮询的方式组网，当然点对点轮询效率要远远低于星形网。2.3 什么是LoRa网关？LoRa网关位处LoRa星形网络的核心位置，是终端和效劳器Server间的信息桥梁，是多信
8、道的收发机。LoRa网关有时又被称为 LoRa基站或LoRa集中器，虽然定义不同，但 其实是同一含义。LoRa网关使用不同的扩频因子，不同的扩频因子两两正交因而理论上可以在同一信道中对多条不同扩频因子的信号进展解调。网关与网络效劳器间通过标准IP进展连接，终端通过单跳与一个或多个网关进展通讯，所有的终端通讯都是双向通讯，同时也支持软件远程升级等。目前来说，定义不同，网关类型也不同。例如，按照应用场景不同 可分为为室型网关和室外型网关；按照通讯方式不同可分为全双工网关和半双工网关；而按照设计标准不同可分为完全符合LoRaWAN协议网关和不完全符合LoRaWAN协议网关。AUGTEK新一代网关为室
9、外型，全双工，并且完全符合LoRaWAN协议。完全符合 LoRaWAN协议的LoRa网关及LoRa终端能够实现互联互通，这具有很大意义！2.4 LoRa网关的容量有多大？单个网关能连多少个终端？网关容量是指在一定时间网关接收数据包数量的能力。理论上来说，单个SX1301芯片1500万个数据包。如62500个终端节点。当终端发包频率、发包拥有8个信道，在完全符合 LoRaWAN协议的情况下最多每天能接收果某应用发包频率为1包/小时，单个SX1301芯片构成的网关能接入 然，这只是一个理论值，网关接入终端数量最终还是与网关信道数量、 字节数和扩频因子息息相关。2.5 LoRa网关接入的节点数目取决
10、于哪些因素?LoRa网关接入的节点数取决于LoRa网关所能提供的信道资源以及单个LoRa终端占用的信道资源。LoRa网关如果采用 Semtech标准参考设计，网关采用SX1301芯片，那么信道数是固定的8个上行信道1个下行信道。物理信道数确定了，LoRa网关所能提供的信道资源也就确定了。网关设计不同，信道数不同，AUGTEK网关能实现8个上行，4个下行。单个LoRa终端占用的信道资源与终端占用信道的时间一致，也就与终端的发包频率、发包字节 数以及LoRa终端的扩频因子息息相关。当LoRa终端的发包频率和发包字节数上升，该终端占据信道收发的时间就会增加，就占用了更多的信道资源。而当LoRa终端采
11、用更大的扩频因子时，信号可以传的更远，但是代价是传递单位字节的信息会花费更多的时间。2.6 什么是LoRa终端或节点？LoRa终端是LoRa网络的组成局部，一般由LoRa模块和传感器等器件组成。LoRa终端可 使用电池供电，能够远程定位。每一个符合LoRaWAN协议的终端都能与符合 LoRaWAN的网关直接通讯，从而实现互联互通。2.7 LoRa网关使用免费频段，会不会容易受到频率干扰？抗干扰能力取决于 LoRa技术本身的特性和网关的设计。LoRa技术本身拥有超高的接收灵敏度RSSI和超强信噪比SNRJo以AUGTEK的LoRa网关与LoRa模块为例，其接收 灵敏度到达惊人的-142dBm，而
12、超强的信噪比可以让AUGTEK网关和终端工作在噪声门限以下20dBo此外，AUGTEK网关使用跳频技术，通过伪随机码序列进展频移键控，使载波频率 不断跳变而扩展频谱，防止定频干扰。2.8 LoRa的数据传输速率是多少？LoRaWAN协议定义了一系列的数据传输速率，不同的芯片可供选择的速率围不同，例如 SX1272 支持 0338.4kbps，SX1276 支持 0.018-38.4kbps 的速率围。目前 AUGTEK能实现 0.3-37.5kbps的传输速率。12.使用LoRa设备发送或接收的数据长度有限制吗？有限制，理论来说SX127x系列芯片有256 Bytes的FIFO,发射或接收25
13、6 Bytes都行得通。 但是，并 不是在任何传输速率下LoRa模块的负载长度都能为 256 Bytes。在传输速率较低的情况下， 一次传输256 Bytes需要花费的时间极长 可能需要花费几秒甚至更长，这不利于抗干扰和 交互，因此在技术处理上一般建议用户将一条长数据分割成数条小数据来进展传输。3 LoRa与wifi通讯方式比照智慧消防系统采用 LoRa组网通信方式，利用LoRa的响应速度较快，远距离传输、组网 节点较多、低功耗无线网络技术，将前端检测装置的监测数据实时回传至监控中心。LoRa通信系统的特点：?传输特性，LoRa是一种远距离、低功耗、低数据速率、抗干扰的无线网络技术。? 平安性
14、,LoRa提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用通用的AES-128,支持AES-128加密并具有两个独立的平安层、一个网络会话密钥(NwkSKey)和一个应用会话密钥 (AppSKey)?连接特性：不采用基站，纯LoRa组网数量可达1000个以上。LoRa通讯系统与Wifi环网通讯系统比照表:类别性能LoRawifi优势分析传输带宽LoRa最大值 37.5KB传输距离可达10km100Mbps 传输距离100m无阻挡wifi通信带宽更大， 满足传输需求。LoRa 带宽较小，但传输距 离更远，满足智慧消防设备通讯需求平安性平安性,LoRa提供了数据完整 性检查和鉴权功能，支持 AES-1
15、28加密并具有两个独立 的平安层、一个网络会话密钥 (NwkSKey)和一个应用会话密钥(AppSKey)智慧消防通讯系统 与wifi无线AP端均 采用加密认证措 施，确保通信的性、 完整性。均采用加密协议，满 足通讯平安要求,LoRa具有两个独 立的平安层，平安性 更咼。可靠性不采用基站，纯 LoRa组网数 量可达1000个以上理论支持254个节 点，但实测超20个后稳定性下降LoRa支持节点数量 更多，为后期预留更 多空间。实用性基于低功耗模块设计，可采用 长效电池供电，省去布线流 程，具有更好的环境适应性咼功耗模块，需布 电源线，对环境要 求较咼。LoRa采用低功耗设 计，更节能。总结：LoRa与Wifi通讯系统各有长处，Wifi通讯系统提供了更大的通讯需求的带宽。LoRa在实际使用情况下更稳定，更能满足智慧消防工程的实际需求。