LoRaWAN协议主要运行在工业、科学和医疗(ISM)频段,这些频段包括433 MHz、868 MHz和915 MHz等。ISM频段是免授权频段,这意味着LoRaWAN设备可以在这些频段内自由使用而不需要获得许可。
无线局域网(WLAN)通常使用2.4 GHz频段,这是另一个ISM频段,但与LoRaWAN使用的频段不同。因此,LoRaWAN协议使用的频段与无线AP(无线接入点)使用的频段没有直接冲突,因为它们使用不同的ISM频段。
然而,需要注意的是,在某些地区,如中国,LoRaWAN可以使用779-787 MHz频段,这与某些国家或地区的Wi-Fi频段可能会有重叠。在这种情况下,可能会存在干扰问题,尤其是在高密度部署的情况下。因此,在部署LoRaWAN网络时,应考虑当地的频谱分配情况以避免潜在的干扰。
LoRaWAN协议使用的频段与无线AP使用的频段通常不冲突,但在特定地区可能存在干扰风险,需要根据当地频谱规划进行调整。
一、 LoRaWAN协议在不同国家的频段分配情况是什么?
LoRaWAN协议在不同国家的频段分配情况如下:
美国:LoRaWAN使用902-928 MHz频段,该频段被分为专门的上行链路和下行链路信道。每个子频段包含8个125 kHz上行链路信道、一个500 kHz上行链路信道和一个500 kHz下行链路信道。
欧洲:LoRaWAN使用863-870 MHz频段,占空比可以低至0.1%。欧洲定义了十个信道,其中八个是125 kHz LoRa信道,提供从250 bps到5.5 kbps的数据速率。
日本:LoRaWAN使用920-923 MHz频段,信道带宽选项为125 kHz、250 kHz或500 kHz。
亚太地区:一些国家和地区采用AS923频段(工作频率为923 MHz),而澳大利亚和新西兰则采用AU915-928频段(工作频率为915-928 MHz)。
中国:LoRaWAN在中国使用两个主要频段,分别是470-510 MHz(CN470)和779-787 MHz。其中,CN470频段主要用于居民抄表应用。
其他国家和地区:
- 瑙鲁、新喀里多尼亚、尼加拉瓜等国家和地区也使用EU433和EU863-870子频段。
- 新西兰使用IN865-867子频段。
- 尼日尔使用IN865-867子频段。
- 北马里亚纳群岛使用US902-928子频段。
二、 LoRaWAN网络与无线AP之间的干扰风险?
评估LoRaWAN网络与无线AP之间的干扰风险需要综合考虑多个因素,包括信号强度、频率重叠以及环境因素等。以下是详细的评估步骤:
根据文献中的数学模型,LoRaWAN节点的干扰器只需要所需节点功率的40%即可实现干扰。这意味着在评估干扰风险时,需要测量两个网络设备之间的距离,并计算出干扰器所需的最小功率。例如,如果LoRaWAN节点使用14 dBm(约25 mW),那么干扰器只需要10 dBm(约10 mW)来实现干扰。
LoRaWAN和无线AP可能在相同的频段内工作,这可能导致频率重叠和干扰。为了减少这种风险,可以采用不同的信道分配策略,例如改变LoRaWAN的频率范围或重新配置无线AP的信道。
环境因素如建筑物、地形和其他无线设备也可能影响信号传播和干扰。通过使用仿真软件如LoRaSim进行模拟分析,可以评估不同环境条件下的网络覆盖性能和干扰情况。
安装支持LoRaWAN的设备和网关网络,并记录环境指标进行实时数据分析,可以帮助及时发现潜在的干扰问题。这种方法可以在问题变得严重之前进行干预。
利用基于机器学习的入侵检测和预防系统(IDPS)可以更有效地检测和防止干扰攻击。尽管提取有用特征和获得足够的数据仍是一个挑战,但未来的技术发展可能会提供更好的解决方案。
三、 在高密度部署情况下,有哪些技术或方法可以减少LoRaWAN与无线AP之间的干扰?
在高密度部署情况下,减少LoRaWAN与无线AP之间的干扰可以采用以下技术或方法:
- 合理分配信道:在高密度部署中,不同网关之间应合理分配不同的信道,以避免相同信道之间的干扰。这可以通过选择合适的扩频因子(SF)和带宽(BW)来实现,以满足实际距离和吞吐量需求。
- 使用合适的频段:LoRaWAN可以在多个频段工作,不同频段的信道数和带宽也不同。选择一个合适的频段可以减少与其他无线设备的频段冲突,从而降低干扰问题。
- 自适应均衡技术:自适应均衡算法在抑制多径干扰中的应用表现出色。这种技术能够克服无线传输中的多径影响,降低码间干扰,从而提高通信质量。
- 射频优化和干扰抑制技术:高性能无线AP设备通常内置射频优化技术和干扰抑制技术,这些技术可以从覆盖范围、接入密度和运行稳定等方面提供更优质的无线接入服务。
四、 LoRaWAN和无线AP共存的方法?
LoRaWAN和无线AP(Access Point)共存的方法建议主要集中在以下几个方面:
LoRaWAN通常使用非授权频段,如2.4 GHz频段。然而,这个频段也常被其他无线技术如Wi-Fi、蓝牙等使用。因此,在部署LoRaWAN时,需要考虑与其他无线技术的共存问题。根据,LoRa 2.4G与WIFI、蓝牙、Zigbee的共存性非常好,抗干扰电平高达25db,这表明在实际项目中,LoRaWAN与这些技术共存的可能性较低。但是,同网邻频的隔离度高达85db,这意味着在相同频段内,不同LoRaWAN基站之间的干扰可以被有效隔离。
针对非授权2.4 GHz频段的无线共存研究和缓解技术已经存在至少20年了。在自动信道配置中,可以使用802.11h中引入的信道切换公告(CSA)将网络自由移动到另一个信道,以调度信道改变。这意味着在LoRaWAN和无线AP共存的情况下,可以通过动态调整信道来减少干扰。
LoRaWAN通常采用星型拓扑结构,这意味着所有设备都连接到一个中心网关。这种结构有助于简化网络管理,但同时也可能增加对中心网关的依赖。为了减少干扰,可以考虑将LoRaWAN网关部署在远离无线AP的位置,或者使用具有高隔离度的设备来减少干扰。
MultiTech Conduit® AP 300系列接入点支持LoRaWAN协议,可以作为LoRaWAN端IoT设备与更广泛网络之间的网关。这种设备内置硬件安全特性,包括加密、认证机制、防火墙功能和安全协议,可以防止未经授权的访问或数据泄露。选择具有高隔离度和安全特性的设备可以提高LoRaWAN和无线AP共存的稳定性。
一些LoRaWAN网关支持内置Wi-Fi,可以作为热点(AP)使用。通过连接网关Wi-Fi热点,可以登录网关WEB界面进行配置等操作。这意味着可以通过软件配置来优化LoRaWAN和无线AP的共存,例如调整信道、功率等参数。