34、LoRaWAN在智慧城市中的应用：校园部署实验研究

LoRaWAN在智慧城市中的应用：校园部署实验研究

1. 引言

如今，全球55%的人口居住在城市地区，预计到2050年，这一比例将增长到68%。为应对城市化挑战，许多国家采用智慧城市方法，将网络物理系统技术与城市基础设施相结合，以可持续的方式提高生活质量。政府机构和市政当局部署广域网络基础设施，收集和分析数据，以提供智能能源、智能交通、智能医疗、智能水管理、智能废物管理和智能治理等高级应用。LoRa技术被认为是智慧城市解决方案的推动者之一。

2012年，Semtech推出了LoRa（无线电技术）和LoRaWAN（底层网络协议），解决了长距离和低功耗通信这两个重要问题。LoRa工作在亚GHz频段（433 - 1000 MHz），采用专有的啁啾扩频（CSS）调制技术，最大链路预算为157 dB，高灵敏度为 - 137 dBm，信号能够穿透建筑物，即使在严重衰落和衰减的情况下也能解调。这使得需要更少的基站/网关来接收信号，并可以使用更小的天线。

LoRa的一个主要优点是易于部署运营网络，通过轻松接入终端节点、LoRa网关并建立与网络服务器的连接。这使得像The Things Network这样的公共聚合器能够用公共可访问的无线电网络覆盖城市的大片区域，让开发者可以更专注于他们的应用。与IEEE 802.15.4（2.4 GHz）等多跳网状网络相比，网状网络在校园部署中存在电池消耗高和范围短的限制因素。

虽然LoRa提供长距离通信，但部署覆盖整个城市的大规模物联网（IoT）网络，由于缺乏视线（LoS）通信，特别是在植被茂密和建筑物分散的环境中，对无线电传播构成挑战。我们将聚焦于这种无线电环境，并展示在印度科学研究所（IISc）校园进行的实验结果，该校园环境模拟了这种情