隨著工業(yè) 4.0 的發(fā)展，人們對 基于無線電的傳感器 的興趣也在增加。 LoRaWAN （遠程廣域網）是一種在這種背景下越來越流行的技術，正在引起工業(yè)公司的關注。在這篇博客文章中，了解 LoRaWAN 技術 提供的優(yōu)勢以及它是否可以使您的應用程序受益。
1. 射程遠、能耗低
LoRaWAN 是一種所謂的 LPWAN 無線電技術 （低功耗廣域網）。與傳統的 WLAN 相比，這種無線網絡可以在不消耗大量能量的情況下實現 較長的傳輸范圍 （高達 15 公里）。每當必須從 廣泛分散的測量點獲取傳感器數據時，LoRaWAN 都是理想的解決方案。點可以包括分布在城市地區(qū)的廢物容器或在大型工作場所流通的帶有原材料和輔助材料的容器。由于 能量要求低，基于 LoRaWAN 的無線電傳感器無需更換電池即可運行數年。這可以節(jié)省時間和金錢。
2. 高性價比的數據傳輸
除了低能耗之外，另一個幫助工業(yè)公司保持運營成本（OPEX）盡可能低的因素：由于 LoRa 在 免許可頻率范圍內工作，因此可以建立 不產生額外成本的私有公司網絡用于發(fā)送傳感器數據。或者，也可以以具有成本效益的方式訪問 公共 LoRa 網絡，這些網絡已經由荷蘭、韓國和瑞士等國家的電信公司在全國范圍內提供。
3.穿墻
任何嘗試過在家中的每一層都設置無線局域網但未成功的人都知道問題所在：混凝土和鋼材很快就成為無線電傳輸看似不可逾越的障礙。在工業(yè)應用中，由于對數據的可用性和完整性的高要求，這個問題更加嚴重 。LoRaWAN 在 亞千兆赫范圍內傳輸，這意味著來自 LoRa 傳感器的無線電信號 可以成功地穿過幾堵混凝土墻。這使得該技術適用于 室內和室外使用例如，在公司大樓內的網關可以接收來自分布在公司場所的傳感器的信號的情況下。LoRa 傳感器還可以從地窖和其他地下區(qū)域廣播。
4. 易于擴展的無線電網絡
一旦建立了 公司自有的 LoRaWAN ，如有必要，可以快速擴展星形網絡結構。無需昂貴且耗時的網絡規(guī)劃來添加更多網關——它們只需適合 現有的網絡結構。作為一個額外的好處，更多的網關可以連接更多的傳感器并更快地傳輸傳感器數據。這可以延長電池供電的無線電傳感器的使用壽命。
5、安全傳輸
工業(yè)環(huán)境中對 安全數據傳輸的要求 明顯高于其他領域。借助 LoRaWAN 技術，數據在從傳感器傳輸到使用 AES128 標準的互聯網軟件應用程序時被加密。有了這種 端到端加密，這種 LPWAN 技術是工業(yè)公司無線傳輸數據的好選擇。
LoRaWAN 安全
安全性是任何大規(guī)模物聯網部署的首要問題，對于任何 LPWAN 來說都極為重要。
LoRaWAN? 利用兩層安全性：一層用于網絡，一層用于應用程序。網絡安全確保網絡中節(jié)點的真實性，而應用安全層確保網絡運營商無法訪問最終用戶的應用數據。
因此，LoRaWAN 規(guī)范定義了兩層加密：
終端設備和網絡服務器之間共享的唯一 128 位網絡會話密鑰
在應用程序級別端到端共享的唯一 128 位應用程序會話密鑰 (AppSKey)
LoRaWAN 上的數據經過兩次加密；傳感器數據由節(jié)點加密，然后通過LoRaWAN協議再次加密；只有這樣它才會被發(fā)送到 LoRa 網關。網關通過普通 IP 網絡將數據發(fā)送到網絡服務器。
網絡服務器擁有網絡會話密鑰（NwkSkey），并解密 LoRaWAN 數據。然后，它將數據傳遞給應用程序服務器，應用程序服務器使用應用程序會話密鑰 (AppSKey) 解密傳感器數據。
這一點很重要，因為 LoRa 網關在開放頻率上運行，因此可以從附近的任何傳感器接收數據。因此，LoRa 網關不能解密傳感器數據變得很重要。
需要注意的是，添加加密的是 LoRaWAN 通信協議。LoRa 傳輸本身是簡單的無線電波傳輸，無法加密。
LoRaWAN? 設備有兩種加入網絡的方式。第一個是OTAA，即空中激活。設備和網絡交換一個 128 位的 AppKey。當設備發(fā)送加入請求時，AppKey 用于創(chuàng)建消息完整性代碼（MIC），然后服務器使用 AppKey 檢查 MIC。如果檢查有效，服務器會創(chuàng)建兩個新的 128 位密鑰，即應用會話密鑰 ( AppSkey ) 和網絡會話密鑰 ( NwkSkey )。這些密鑰使用 AppKey 作為加密密鑰發(fā)送回設備。收到密鑰后，設備會解密并安裝兩個會話密鑰。
NwkSkey用于保證從設備到 LoRa 網絡服務器的消息完整性。AppSkey用于從設備到應用服務器的端到端 AES-128 加密。
網絡加入的第二種方法是ABP，即個性化激活。在這種情況下，設備會話密鑰是由用戶插入的，因此可能存在安全問題。
使用免許可頻率的 LoRa 的監(jiān)管注意事項
LoRa 設備在開放頻率范圍內傳輸，無需政府許可即可傳輸。即 LoRa 在免許可頻段運行，無需政府或州的許可即可在這些頻率上傳輸。