LoRa作為一種成熟、穩定的物聯網技術,其發展勢頭非常迅猛,已形成龐大的生態系統,其產業鏈包括了終端硬件廠商、芯片廠商、模塊網關廠商、軟件廠商、系統集成商、網絡運營商等。其憑借功耗低、傳輸距離遠、穿透性強、組網靈活、易部署等技術特點,以及“自組、安全、可控”的特性,在防控和醫療大健康、智慧農業和畜牧管理、智能建筑、智慧園區、智能表計與能源管理、智慧城市、智能物流和智能制造等諸多領域廣泛應用。
什么是LoRa
LoRa 全稱是Long Range,既遠距離的意思,是一種物理層的無線數字通信調制技術,也稱擴頻連續調頻調制技術(Chirp Modulation)。由semtech公司研發并推廣的一種低功耗局域網無線標準,特點是在相同的功耗下比其它無線方式傳播的距離更遠,實現了低功耗和遠距離的統一,在同樣的功耗下比傳統的無線通信射頻通信距離擴大3-5倍。
LoRa的組網方式
LoRa只是物理層的一種調制技術,其組網方式可以根據不同的應用和需求而選擇不同。實際應用中常見有:點對點、星狀、樹狀、網狀、Mesh等多種組網形式。
LoRa的網絡具有靈活性和便利性:按需部署,根據應用需要,規劃和部署網絡;根據現場環境,針對終端位置,合理部署網關和終端設備。網絡的擴展十分簡單,根據節點規模的變化,隨時對覆蓋進行增強或擴展。同時LoRa可以獨立組網:個人、企業或機構均可部署私有/專有網、企業網或行業網 (免License 頻段)。大多數物聯網應用都是區域性的,小規模網絡即可解決問題。區域性的局域網絡是公網有效且必要的補充。
LoRa的通信安全
技術分析一個數據是否安全,可以通過射頻物理層、數據傳輸過程、安全加密算法、應用層四個方面進行分析。
從物理層分析,數據的安全性主要體現為該信號的隱蔽性強。隱蔽性強又叫做可檢性低(LPI---LowProbability of Intercept),即不容易被偵破,對各種窄帶通信系統的干擾很小 。如下圖所示,擴頻前數據高于噪聲基底,其信號非常容易被檢測。當信號被擴頻后,信號*在噪聲基底之下,無法通過能量強度檢測出來。這也是、通訊等行業一直使用擴頻技術作為通信手段的原因。
由于與通信數率相比,擴頻信號在相對較寬的頻帶上被擴展了,單位頻帶內的功率很小,信號湮沒在噪聲里,一般不容易被發現,隱蔽性較好。再者,由于擴頻信號具有很低的功率譜密度,它對使用的各種窄帶通信系統的干擾很小。在安全性方面LoRa技術也繼承了擴頻技術的優點,一般設備很難偵破和干擾到LoRa信號。
在所有的物聯網通信技術中,LoRa技術可以在噪聲下20dB解調,而其它的物聯網通信技術必須高于噪聲一定強度才能實現解調。
其它物聯網通信技術的波形可以被頻譜儀等設備抓取。同樣,這些通信數據也可能被干擾或。而LoRa技術具有較好的隱蔽性和抗干擾特性,具有較強的物理層安全特性。
從數據傳輸過程分析,使用公網技術的終端設備的數據先到達基站,再到達移動交換中心,到達運營商的云端,之后才將最終的數據轉發給客戶應用端或客戶的云端。不需要先將數據送到運營商云端便可直接發到客戶端。LoRa數據直接在本地完成采集和計算,數據甚至不會離開這個園區的范圍。數據傳輸越遠,中轉次數越多,安全風險越高,而采用技術數據可以*存儲在本地,數據始終掌握在自己手里。許多政企的網絡都是通過內網、外網隔離實現網絡安全,如果可以直接對接原有政企的內網,安全級別非常高。從數據傳輸過程分析(網絡層分析)LoRa專網具有較高的安全特性。
從數據加密方法分析,移動蜂窩網技術代表的公網為了方便和效率,采用相同的加密方法,因此容易被攻破。因為公網的普遍性,無法針對安全做太多的定制服務,其必須在安全和性能之間做平衡。而私有網絡則*不同,它們可以根據客戶的需求武裝成為"裝甲車",數據的安全加密算法可以盡其所能,為了安全可以犧牲數據率,也可以犧牲成本,這是公網所*不具備的。LoRa技術只是一個物理層的透傳技術,用戶可以在其網絡層鏈路層架設自己的安全引擎,可以進行最深度的定制,還可以加入硬加密芯片。從數據加密方法分析中可以看到LoRa的安全性可以得到有力保證。
從應用層分析,用戶可以根據實際的應用需求進行加密,由于LoRa在組網上具有很強的靈活性,其應用側的安全管理手段可以配合網絡層及加密算法,實現整個應用的整體安全。
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