Wifi通信与LoRa的技术对比

Wifi通信与LoRa的技术对比
1 Wifi通信
1.1 什么就是wifi
wifi就是一种无线局域网WIFI(WirelessFidelity,无线 保真)技术就是一个基于IEEE 802、
11系列标准的无线网路通信技术的品牌,目的就是改善基于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 Alliance)所持有,简单来说WIFI就就是一种无线联网
的技术。Wi- Fi就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就是有密码保护的;但也可就是
开放 的,这样就允许任何在WLAN范围内的设备可以连接上。
1.2 WiFi的组成架构

Wifi网络架构示意图
一般架设无线网络的基本配备就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,架设费用与复杂程度远远低于传统的有线网络。如 果只就
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 Po int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

Wifi通信与LoRa的技术对比
站及有线局域网络的桥 梁。有了AP,就像一般有线网络的Hub一般,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
1.3.1 优点
(1)其无线电波覆盖范围广,W iFi半径则达100米(理论值),适宜单位楼层以及办公室内部
运用。而蓝牙技术唯有覆盖15米以 内。
(2)速度不仅快,而且可靠性高
802、11b的无线网络规范即就是IEEE 8 02、11网络规范变种。最高带宽就是11Mbps,
在信号有干扰或者比较弱的情况之下,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与稳定性。
(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)健康安全
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60～70毫瓦。
手机的发射功率大概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
就是像手机直接接触人体,具有一定 安全性的。
1.3.2 不足之处
现在所运用的IP无线网络,存在着部分不足之处,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WL AN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。
1.3.3 wifi 的安全
wifi提供大量应用前提之下,网络安全就是个值得我们关注的问题。一方面:wifi给予 了我
们很多接入internet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 予我们带

Wifi通信与LoRa的技术对比
来了很多安全问题,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能。
Wi fi通讯协议作为一种大众化的通信协议,具有更多的连接用户,同时也带来了更多的安
全隐患。wif i的安全隐患来源于在两个方面:一方面就是来源于网络的“攻击”。另一方面来
源于网络的“陷阱”。 wifi的安全隐患主要就是:(1)恶意钓鱼ＡＰ;(2)访问攻击;(３)Ｄｏｓ与Ｄ
Ｄｏｓ攻击。
2 LoRa通信
2.1 什么就是LoRa？
LoRa就是低功耗广域网通 信技术中的一种,就是Semtech公司采用与推广的一种基于扩
频技术的超远距离无线传输技术,就 是Semtech 射频部分产生的一种独特的调制格式。LoRa
射频部分的核心芯片就是SX127 6与SX1278。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 片则采用的就是集成度更高、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。

LoRa组网系统架构图
2.2 LoRa就是Mesh网络、点对点传输还就是星形网络？
LoRa调制技术本身就是一个物理层(PHY layer)协议,能被用在几乎所有的网络技术中。

Wifi通信与LoRa的技术对比
Mesh网络虽然扩展了网络覆盖的范围 ,但就是却牺牲了网络容量、同步开销、电池使用寿命。
随着LoRa技术链路预算与覆盖距离的同时提 升,Mesh网络已不再适合,故采用星形的组网方
式来优化网络结构、延长电池寿命、简化安装。Lo Ra网关与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 什么就是LoRa网关？ < br>LoRa网关位处LoRa星形网络的核心位置,就是终端与服务器(Server)间的信息桥梁,就是
多信道的收发机。LoRa网关有时又被称为LoRa基站或LoRa集中器,虽然定义不同,但其实就
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行解调。网关与网络服务器间通过标准IP进行连
接,终端通 过单跳与一个或多个网关进行通讯,所有的终端通讯都就是双向通讯,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
室内型网关与室外型网关;按 照通讯方式不同可分为全双工网关与半双工网关;而按照设计标
准不同可分为完全符合LoRaWAN协 议网关与不完全符合LoRaWAN协议网关。AUGTEK新一
代网关为室外型,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？
网关容量就是指在一定时间内网关接收数据包数量的能力。理论上来说,单个SX1301芯
片 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1500万个数据包。如
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62500个终端节点。当
然,这只就 是一个理论值,网关接入终端数量最终还就是与网关信道数量、终端发包频率、发
包字节数与扩频因子息 息相关。
2.5 LoRa网关接入的节点数目取决于哪些因素？
Lo Ra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
就是固定 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

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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L oRa
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终端的发包频率与发包字节数上升,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终端采用更大的扩频因子时,信号
可以传的 更远,但就是代价就是传递单位字节的信息会花费更多的时间。
2.6 什么就是LoRa终端或节点？
LoRa终端就是LoRa网络的组成部分,一般由LoRa模块与 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 与网关的设计。LoRa技术本身拥有超高的接
收灵敏度(RSSI)与超强信噪比(SNR)。以AU GTEK的LoRa网关与LoRa模块为例,其接收灵敏度
达到惊人的-142dBm,而超强的信噪 比可以让AUGTEK网关与终端工作在噪声门限以下20dB。
此外,AUGTEK网关使用跳频技术 ,通过伪随机码序列进行频移键控,使载波频率不断跳变而扩
展频谱,防止定频干扰。
2.8 LoRa的数据传输速率就是多少？
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范围不同,例
如SX1272支持0、3-38、4kbps,SX12 76支持0、018-38、4kbps的速率范围。目前AUGTEK
能实现0、3-37、5kbp s的传输速率。 12、 使用LoRa设备发送或接收的数据长度有限制
不？ 有限制,理论来说SX127x系列芯片有256 Bytes的FIFO,发射或接收256 Bytes都行得
通。 但就是,并不就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
利于抗干扰与交互,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 数据来进行
传输。

Wifi通信与LoRa的技术对比
3 LoRa与wifi通讯方式对比
智慧消防系统采用LoRa组网通信方式,利用LoR a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就是一种远距离、低功耗、低数据速率、抗干扰的无线网络技术。
? 安全性, LoRa提供了数据完整性检查与鉴权功能,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安全层、一个网络会话密钥 (NwkSKey) 与一
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环网通讯系统对比表:
类别
性能
传输带宽
LoRa
LoRa最大值37、5KB
传输距离可达10km
wifi
100Mbps
传输距离100m(无
阻挡)
优势分析
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
均采用加密协议,满
足通讯安全要
求,LoRa具有两个独
立的安全层,安全性
更高。
LoRa支持节点数量
更多,为后期预留更
多空间。

LoRa采用低功耗设
计,更节能。
安全性
安全性,LoRa提供了数据 完整智慧消防通讯系统
与wifi无线AP端
性检查与鉴权功能,
支持
AES -128加密并具有两个独立均采用加密认证措
的安全层、一个网络会话密钥 施,确保通信的机
(NwkSKey) 与一个应用会话密性、完整性。
密钥 (AppSKey)
不采用基站,纯LoRa组网数
量可达1000个以上
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
理论支持254个节
点,但实测超20个
后稳定性下降
高功耗模块,需布
电源线,对环境要
求较高。
可靠性
实用性 < br>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。