开发者学堂课程【阿里云 AIoT 物联网开发实战：LoRa 通信和 LinkWAN 平台介绍】学习笔记，与课程紧密联系，让用户快速学习知识。
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LoRa 通信和 LinkWAN 平台介绍（一）
内容介绍：
一、LinkWAN 平台介绍
二、LoRa 设备接入企业实例实战
一、LinkWAN 平台介绍
1.LinkWAN 平台架构图如下
LinkWAN 中文是物联网络管理平台，重点是网络管理。图中左边是各种各样的设备地磁、表计等，中间是用网部分，一部分为专网，一部分为公网。公网是公有网络，比如2G、3G、4G、LTE/NB 为公有网络，基站由运营商建，频段由运营商授权，更多的是设备将平台收入，公网环节主要作用是节点管理和数据链路。
专网主要是非授权频段的组网，目前 LinkWAN 主要支持标准的 LoRaWAN 组网模式。LinkWAN 叫网络管理平台因为里面有两部分，网关的管理和网络的管理。网关的管理是管理某个小区有个网关，可对网关管理起来。网络管理，小区网关工作的频谱是怎样的，同频或异频，工作在哪个频段，此定义为网络管理。
LinkWAN 平台主要功能由网关管理、网络管理、数据流转、通用的节点管理和数据链路。
数据推送时可将相应的应用层数据推给物联网平台或通过消息队列 MQ 的方式流转到用户自己的 ECS 平台里，从而组件各种各样的解决方案、智慧城市、智慧园区、智慧楼宇。LinkWAN 是设备连接网络的通道。
2.LoRa 介绍
专网主要支持 LoRaWAN 的协议，LoRaWAN 协议是标准协议，实际上使用 LoRa 的技术，此技术在中国发展10年的时间，截止到19年一年的出货量，每年大概三千万片设备。
LoRa 牺牲传输速率，传输具体较远。三千多万的出货量，目前主要在表技术上，比如水表、气表，此部分的市场大概占出货量的70%左右。表计的通信上报频次不频繁、数据量不多，更多的是当前的数值。LoRa 适合用少数量低频次，LoRa 是 LPWAN 的技术之一，是低功耗广域物联网的技术，具有广覆盖、低速率、低成本的特点。
主要技术有:LoRa，eMTC、NB-loT，SigFoxRPMA HaLow等。
应用领域:在智能城市、智能农业、智能工业、智能园区等领域有非常广泛应用场景。中国NB-loT更多用于城市，LoRa技术更多用在某些工业园区、智能农业、智能楼宇，两者互补，各自有各自的市场，各自在发展当中。
LoRa 在全球属于免费频段(即非授权频段)运行，中国470-510MHz专门拿出来给非授权频段使用，欧洲是433、800MHz，东南亚923MHz，北美915MHz。每一个国家区域的频段不一样，允许运营商或企业自行建设符合其标准的网络。可以让应用厂家组相应的网络去运维，做数据采集。目前主要的运营商法国 Orange、IBM、思科等等都是做相应的运营，类似中国移动、联通的海外运营商。
3.LoRaWAN Alliance
LoRaWAN Alliance 联盟在推标准的 LoRaWAN 推进，截止2020年8月，在163个国家里有143个运营商。阿里巴巴是董事会成员之一，一直推进国内标准的 CN470的推荐。LoRaWAN Alliance 15年刚成立时定义的 CN470不是很合理，比如定义的470MHz 上行，500多 MHz 下行，中间大概隔了30MHz 的间隔，一般天信很难到达此范围，带宽不是很宽。阿里巴巴联合行业内的合作伙伴制定了适用中国物联网设备的频谱，标准已经已经在联盟中通过，目前国内此频谱是标准的频谱，一直推进此频谱更适合中国物联网的发展。
联盟中比较有影响的成员如下
里面有有服务商、设备厂商、芯片厂商
4.LoRaWAN 特性
LoRaWAN 一共六个特点
（1）长距离，一般在空旷或城市的某个高楼放一个网关，3-5公里的通信距离。
（2）低功耗，以温湿度传感器为例，可工作1-3年一节 AAA 的电池，1-3年与上报频次有关，时间关系与功耗有关，总体可让设备在电池的供电情况下工作很多年。
（3）小数据，受限于调制技术，牺牲了一部分速率成就距离，每一包传输的最大字节数51-222字节，不同速率对应的负载不同。此字节对于一些物联网设备作为数据的采集足够，类似水表、地磁、温湿度传感器等数据包都不大，水表安装在井里，气表装在厨房里，地磁埋在地下，对于距离有要求。类似此类物联网设备对于数据量没很大要求，小数据可以符合要求。
（4）高延迟，如果做下行控制与设备类型有关，可能不能做实时的响应，0.96-128秒实时的响应。对于大部分物联网产品做数据采集没有任何问题，做控制实时下行或控制类的物联网设备，LoRa 设备不能像蓝牙、WIFI 一样做快速的响应。
（5）高容量，一个网关八个通道，单个网关可同时收八个数据。以烟感为例，如果一个小时上报一次，一个网关可服务上万个烟感，容量取决于上报频次。上报频次不频繁时容量好，反之则异然。
（6）无连接特性，LoRaWAN 里没有握手包，只有设备上电入网，缴引成功后是一次握手，之后只有在每次上报数据时才有连接，连接是偶发性的不是连续的连接。
LoRaWAN 掉线靠设备的重传，设备重新交易回来。以温湿度为例，半小时上报一次，一点上传一次，正常情况下一点半上传一次。如果一点半没有收到，两点上传一次，中间一个小时没有连接性，只有下次上报时才能上报下来，平常没有此特性，总体无连接特性。
5.LoRaWAN 设备类型& D2D
目前 LoRaWAN 有三种标准协议，ClassA、ClassB、ClassC，A 是主动上报式，设备采集数据后主动上报，平常服务端平台不能下发控制命令，只有在主动上行时才能把平台下行的命令带下来，是一个按需的双向，低功耗可用电池供电。
ClassB 是基于 JPS 的授时，可以做到主动的双向通信，但功耗偏高。ClassA 适用主动上报式的场景，温湿度、水表、气表。ClassB 适用场景在室外停车所、门锁。
ClassC 是主动双向的，除了发送时，其它时间都接收，功耗高，需要长时间供电的设备。适用场景电表、电器消防火灾检测、路灯等有长供电的场景。
阿里云在推 D2D，ClassB 是靠 JPS 的授时实现，当一些场景没有 JPS 时不能达到主动的双向通信，如地下停车车、大型公寓楼的门锁、商超里的电子标签等等，没有JPS。阿里定一套标准的 D2D，目前定为 SA 的标准，正在向 LoRa 推，LoRa 认可此标准，是增强下行能力的设备类型。采集数据后网关数据通过安全的 IP 网络将此数据送到 Link WAN 平台，Link WAN 平台主要是网关管理、节点管理、协议处理、API 映射，所有数据都可通过 API 获取。
6.Link WAN 核心功能
组网-支持 LoRaWAN、蜂窝网与 LTE-U(3.0)
用网-传感器设备数据上云
泛在-网络共享，支持泛在。比如 A 客户部落网关，部几个温湿度，容量、负载不用很多，B 客户需要在同一个场景部水表，A 可将网络共享给 B，达到一起用的网络，可收取一部分费用。
独享-资源独享，按需升配。9月10号 Link WAN 刚上线的功能，企业实例下面有介绍。独享指里面的算力、资源都归个人所用。
认证-LinkWAN 认证服务，实验室对模组、网关进行认证。
Link WAN-组网
Link WAN 组网支持标准的 LoRaWAN，支持两个频谱 CN470、AS923。香港、澳门走AS923标准，支持组播、FUOTA 等等。
全双工是 SDB 频分，上行一个频率，下行一个频率，通过硬件双通信的功能，同时接收上行和下行。一般场景适用于需要频繁下行的场景。
半双工是时分 TDB 的网关，上行时不能下行，只能错开。一般做数据采集类时选择半双工网关，用户可根据实际场景看下行是否频繁，如果频繁且上报频次频繁，建议全双工网关，反之用半双工网关。两者硬件上有差异，全双工贵一点，半双工便宜一点。
看设备是同频、异频、是否支持 LBT，LBT 是监听功能。
组网是即插即用，实时扩容。
Link WAN-用网
用网是设备使用网络将数据上云。如下图
传感器把数据通过 LoRaWAN 传输到网关，网关把数据给 Link WAN。Link WAN 有两个数据出口，一个阿里云物联网平台 IoT 平台，到行业平台。客户也可选择 MQ 平台消息队列，推到 SAAS 平台。弹性出口、用网灵活，客户可以根据自己的需求灵活搭配。
独享版叫做企业实例，默认通过物联网平台出口。
Link WAN-泛在与独享
Link WAN 平台17年推出，现在主打泛在公共实例。
图中底下用物联网平台的能力，共享算力、存储、资源，在账号维度做隔离。好处是成本更低，但在某一环节出现问题时，全部受影响。
9月10号刚推出的独享版本企业实例版本，如下图
把物联网平台、算力、存储单独拿出给客户使用，可按自己的需求配，不受其他人的影响，更适合做企业级的专网产品。此产品网关需要适配最新版 SDK2.5.0及以上，购买产品时与网关厂家说好，产品需要对接阿里云 Link WAN 的企业实例。
两者之间的区别如下
都支持标准的 LoRaWAN 协议、CLASS A/B/C&D2D、网间隔离，泛在是账号维度，独享是实例维度。网关额度主要是收费资费的问题，泛在有免费3个网关，如果超出按需购买，一个网关多少钱，设备接入都免费。独享实例的维度无限制，网关随便接，只要物联网平台企业实例不超过设备数。数据库、算力泛在共享，独享版自己独享按需配置。依赖项是各自的物联网平台的公共环境或企业实例独享版物联网平台的企业实例环境。收费项泛在是网关的数量，独享是消息上下行的 TPS，是开通的服务，数据上下行有每秒多少次数据的 TPS 收费维度。泛在的使用场景更多是满足开发者的需求，独享是企业级的专网，满足中小项目的需求。密钥颁发是两者最大的区别，泛在不支持密钥颁发，只能申请阿里云的密钥，将密钥稍入模组，其它密钥接不上。企业独享实例里可申请阿里云密钥，也可自主颁发密钥，只要符合 device us16个字节可颁发，也可导入平台。企业实例更加灵活、有自主，能满足用户买产品时不必须买 Link WAN 颁发的设备，只要是标准的 LoRaWAN，频点正确,申要正确，都可接入。网优网规泛在更多支持负载均衡、下行路径优化等等。独享多了网关、网络的配置，因为是企业级的专网，让用户有更多的配置或使用网络信息的能力，主打网络配置、网络管理更加灵活，根据不同的需求选择不同的产品，两者对 LoRaWAN 都可以。
7.企业版实例架构
企业实例包括 LP 的企业实例，公共环境下统一为公共实例，多租户数据库、多租户的接入点。如果有一个企业用户花钱，资源想单独用，推企业版实例，该有的功能都有，有独立数据库，独立接入点，包括用户E。好处用自己所用的部分，更高性价比使用。以前用户组独立的 ECS 部，使用率不高，造成一部分浪费，阿里云企业实例相当于组一大片的集群，划一部分给A客户，一部分给B客户使用区分，使用率更高，成本更低，达到隐私、独享诉求。
Link WAN-认证
现在对设备软件互联互通的认证，模组和网关进行认证，认证通过把响应的产品上架到 LT 的设备中心，让应用厂家或集成商选择网关设备时登录给集成商。帮助大家将数据推出，降低集成的难度，一起共建物联网生态。
Link WAN-资费
两个维度，选择公共实例泛在版本，网关送3个额度，100个凭证。扩容一个网关一天一元或一口价买断，1秒5次的网关，标准版30元每个，一口价买断。300元每个，1秒30次，大容量网关。一个小区推荐买300元每个，一个家庭、小型仓库为准推荐30元每个的产品。
独享版企业实例网关接入无限制，数量不是收费维度，可免费接，自主颁发密钥，根据上下行 TPS 按需扩容收费。每秒钟收多少数据包，很多物联网场景上下行不频繁，以分钟小时为计，此收费维度资费很有优势。实例用户单独开发 Link WAN 服务，只要每天9元，可接几千个网关，如果买连接型实例送 LW 服务免费使用。具体登录阿里云官网的相关介绍
8.自建 VS Link WAN
目前联盟的版本一直在迭代，需要一直投入人力支撑，前期需要花大量人力投入。阿里云一直自主迭代，有 SA 联盟，定义符合中国国情的物联网设备标准向联盟推，目前 LoRaWAN 版本支持到1.1。
性能大部分自建平台自行实现扩展性架构，负载均衡,基于阿里云本身 ECS、云服务器部分的能力，Link WAN 具有亿级设备连接能力，百万级并发能力的架构，大场景性能的保障没有问题。
安全阿里云除了 LoRaWAN 的 AES 加密还有自己的物联网安全通道，在网关侧嵌入 SDK，确保数据的安全可达以及稳定性。
稳定阿里云服务可用性高达99.9%，单点故障后可自动移除。
