什么是 LoRaWAN® 网关？它们如何应用于物联网应用中

在物联网典型的“云-管-端”架构中，网关负责收集终端数据，并将其转发到网络服务器。在低功耗广域物联网 LoRaWAN® 中，LoRaWAN® 网关是整个架构的主干。可以说，没有 LoRaWAN® 网关，LoRaWAN® 物联网网络就“不存在”，无法应用。

 

LoRaWAN® 物联网架构

 

LoRaWAN® 网关需要在规定的操作频率上工作。如果用户想将 LoRaWAN® 网关部署在特定国家和地区，就必须遵循 LoRa® 联盟的 LoRaWAN® 区域参数。LoRaWAN® 目前没有通用频率，每个国家和地区在使用免授权频段方面都有不同的法律法规。比如：欧洲的频段是 EU868 (863-870 MHz)，美国的频段是 US915 (902-928 MHz)。LoRaWAN® 网关和终端设备必须使用相同的频率才能运行工作。如果终端设备使用与网关不同的频率，网关就无法将设备的数据转发到 LoRaWAN® 网络服务器。

 

 

 

LoRaWAN® 网关主要由两个主要组件组成：主机和集中器。

 

主机是 LoRaWAN® 网关的大脑。它相当于一台微型计算机，负责将 LoRaWAN® 数据包转发到 LoRaWAN® 网络服务器。在主机中运行的关键软件则称做“数据包转发器”。数据包转发器决定 LoRaWAN® 网络服务器接收哪个 LoRaWAN® 网关所收集的数据包。

 

集中器是 LoRaWAN® 网关的射频部分，集中器的前端部分有 RF 射频芯片，可接收 LoRaWAN® 数据。集中器有一个数字基带芯片，它对射频信号进行数字信号处理，让主机能够识别。

 

LoRaWAN® 网关的主机和集中器通过板级串行进行通信。

 

 

根据不同物联网应用的要求和限制，LoRaWAN® 网关可以在线部署，也可以离线部署。

 

在线部署需要用到一个回程网络连接到互联网。LoRaWAN® 常见的通信回程连接有 Wi-Fi、以太网、蜂窝网和卫星网络。在线连接的 LoRaWAN® 网关主要使用部署在云端的网络服务器。在线 LoRaWAN® 网络服务器有一些比较典型的例子，比如：The Things Stack、Helium Network 和 AWS IoT Core for LoRaWAN®。

 

离线部署需要用到 LoRaWAN® 网关内置的网络服务器，或者连接到“本地部署在 PC 或服务器上的网络服务器“。比如 Chirpstack 就是用于本地 LoRaWAN® 网络比较流行的服务器之一。不过，无论LoRaWAN® 网关是在线还是离线，都需要在 LoRaWAN® 网络服务器注册，然后适当地设置数据包转发器。

 

LoRaWAN® 网关看似复杂，但它其实只是应用设备和网络服务器的“中间人”。使用它主要有两个步骤，第一是通过制定与部署区域中的 LoRaWAN® 终端设备相匹配的频率来接收 LoRaWAN® 数据包。第二是将 LoRaWAN® 数据正确转发到 LoRaWAN® 网络服务器，注意 LoRaWAN® 网关是通过数据包转发器注册的。充分完成这两步，就可以拥有一台可以运行的 LoRaWAN® 网关了。