Wifi通信与LoRa的技术对比

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 Alliance)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范围内的设备可以连接上。1.2 WiFi的组成架

2、构Wifi网络架构示意图一般架设无线网络的基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，WiFi半径则达100米（理论值），适宜单位楼层以及办公室内部运用

3、。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的无线网络规范即是IEEE 802.11网络规范变种。最高带宽是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）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6070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是像手机直

4、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。1.3.3 wifi 的安全wifi提供大量应用前提之下，网络安全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同样给予我们带来了很多安全问题，各样的网络黑客、病毒、攻击

5、等随时都有威胁我们在线交易的可能。Wifi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。wifi的安全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的安全隐患主要是：（1）恶意钓鱼；（2）访问攻击；（）和攻击。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 射频部分产生的一种独特的调制格式。LoRa射频部分的核心芯片是SX1276和SX1278。这类芯片集成规模小、效率高，为LoRa无线模块带

6、来高接收灵敏度。 而网关芯片则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。 LoRa组网系统架构图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范围，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结构、延长电池寿命、简化安装。LoRa网关和模块间以星形网方式组

7、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，是终端和服务器（Server）间的信息桥梁，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。

8、例如，按照应用场景不同可分为为室内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

9、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、终端发包频率、发包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

10、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网络的组成部分，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

11、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（SNR）。以AUGTEK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网关和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，SX1276支持0.018-

12、38.4kbps的速率范围。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256 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行传输。 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LoRa

13、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。 安全性, 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安全层、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环网通讯系统对比表：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安全性安全性,LoRa提供了数据完整性检查和鉴权功能，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) 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，确保通信的机密性、完整性。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。可靠性不采用基