LoRaWAN网关模组是一种用于物联网(IoT)的通信设备，主要功能是作为终端节点和LoRa网络服务器之间的中继器。它能够接收来自多个LoRaWAN节点的数据，并将这些数据转发到网络服务器上，同时也可以将来自服务器的数据转发给节点。
LoRaWAN网关模组通常具备以下特点：
- 低功耗：LoRaWAN网关模组设计注重能效，以适应长期运行的需求。例如，某些模组采用SX1302/3基带芯片，具有低能耗特性。
- 高传输距离：LoRaWAN技术支持远距离通信，覆盖范围可达数公里甚至更远。例如，UG65 LoRaWAN基站网关的通信距离可达10千米。
- 多节点支持：LoRaWAN网关可以同时处理多个节点的数据，支持并发通信。例如，SX1303支持并发通信，而SX1302则在节点容量和接收灵敏度方面表现出色。
- 多种频段兼容：LoRaWAN网关模组支持多种国际标准频段，如US915、AU915、AS923、KR920等，使其能够适应不同国家和地区的需求。
- 抗干扰能力强：LoRaWAN技术采用扩频技术和跳频技术来增强抗干扰能力，确保数据传输的可靠性。
- 灵活的部署方式：LoRaWAN网关模组可以采用不同的部署方式，包括内置NS服务器或外接NS服务器，便于用户根据需求进行选择和配置。
- 广泛的应用场景：LoRaWAN网关模组广泛应用于智慧城市、智慧园区、智慧仓储、智慧停车等领域，因其低功耗、低成本和高容量等优势而受到青睐。
LoRaWAN网关模组是实现LoRaWAN网络通信的关键组件，通过其高性能和灵活性，为各种物联网应用提供了强大的支持。
一、 哪些LoRaWAN网关模组在低功耗方面表现比较好
在比较LoRaWAN网关模组的能效时，以下几款产品表现较为突出：
- 利尔达新一代高性价比LoRa网关模组：该模组在功耗方面进行了显著优化，相比上一代产品具有更低的功耗、更广的速率范围和更少的温升。
- 星纵物联SG50超低功耗太阳能LoRaWAN网关：这款网关具备先进的功耗管理能力，并且内置了25Ah可充电电池和太阳能供电系统，进一步优化了能源利用效率，延长了电池续航时间。它适用于农业灌溉、油田开发、风力发电、矿山开采和路灯等户外场景。
- 移远通信KG200Z模块：KG200Z是一款高性能LoRa模块，支持超低功耗和远距离无线传输场景应用。该模块采用ARM Cortex-M4内核，支持多种调制方式，并且具有良好的能效表现。
- Wio-E5 LoRaWAN®模块：由Seeed Technology Co., Ltd.设计的Wio-E5模块采用STM32WLE5JC系统级封装芯片和嵌入式高性能LoRa®芯片SX126X，主要特点是低功耗(睡眠电流仅为2.1uA)，适用于无线传感器网络和其他物联网设备。
二、 LoRaWAN技术支持的最大传输距离是多少
LoRaWAN技术支持的最大传输距离在不同文献中有所差异，但普遍认为其最大通信距离可达15公里。然而，在中国由于频段限制，实际通信距离可能仅为1-3公里。
与其他IoT通信技术相比，LoRaWAN具有显著的长距离优势。例如，NB-IoT的工作频率为900MHz，其最大MCL(路径损耗)为164dB，而LoRaWAN工作在490MHz，其最大MCL为161dB。这意味着LoRaWAN在相同的环境条件下可以覆盖更远的距离。
此外，LoRaWAN还具有低功耗和高灵敏度的特点，这使得它在广域网应用中非常理想。LoRaWAN节点通过跳频机制减少并发冲突，并且可以通过速率自适应(ADR)技术调整传输速率以优化网络性能和扩充容量。
LoRaWAN支持的最大传输距离通常为15公里，但在特定条件下如中国，这个距离可能会缩短至1-3公里。
三、 LoRaWAN网关模组的多节点支持能力
LoRaWAN网关模组的多节点支持能力主要通过以下几个方面实现：
- 自组网协议：LoRaWAN网关模组内嵌了自组网传输协议，这种协议采用源路由机制，可以形成树形结构的网络。通过在树形中继节点的加入，可以扩展无线系统的抄读范围，最多可达3000个节点。
- 集中器模组功能：集中器模组集成了组网、路径优化、设备点抄和白名单功能，并开放了相应的接口，极大降低了客户开发成本。这些功能使得用户能够更便捷地进行产品开发。
- 星型网络拓扑：在LoRaWAN网络架构中，基站和终端之间采用星型网络拓扑，由于LoRa的长距离特性，它们之间得以使用单跳传输。终端节点可以同时发给多个网关基站，而网关基站则对NS(网络服务器)和终端之间的LoRaWAN协议数据做转发处理。
- 多网关组成网关群：LoRaWAN网关支持多网关组成网关群，这样可以进一步增强网络的稳定性和可靠性。
- 广播和多播处理：LoRaWAN标准支持Class C节点类型的多播功能，即一个节点可以向多个其他节点发送数据。这在某些应用场景下非常有用，例如水表、电表等需要集中抄表的应用。
- 高带宽连接：网关通常利用Wi-Fi、以太网或蜂窝等高带宽网络连接到网络服务器，这样可以确保数据传输的高效性和稳定性。
LoRaWAN网关模组通过自组网协议、集中器模组功能、星型网络拓扑、多网关组成网关群以及广播和多播处理等多种方式实现了对多节点的支持。
四、 LoRaWAN网关模组支持的国际标准频段
LoRaWAN网关模组支持的国际标准频段主要包括以下几个：
- 美国：902-928 MHz频段。该频段在美国被划分为多个子频带，每个子频带包含多个上行和下行信道。
- 欧洲、中东、非洲和印度地区：863-870 MHz频段。在欧洲，LoRaWAN使用此频段，并且具有低至1%甚至0.1%的工作率要求。
- 日本：920-923 MHz频段。日本的LoRaWAN网络提供125 kHz、250 kHz或500 kHz的带宽选项。
- 澳大利亚：915-928 MHz频段。澳大利亚地区的LoRaWAN设备也在此频段内工作。
这些频段的特点如下：
美国(902-928 MHz)：
分为多个子频带，每个子频带包含多个上行和下行信道。
最大传输功率可达1000 mW，数据速率从0.3 kbps到5.5 kbps不等，通信范围可达15公里。
欧洲(863-870 MHz)：
工作频率范围为863-870 MHz，最低工作率可达1%甚至0.1%。
欧洲定义了十个信道，其中八个为125 kHz LoRa信道，数据速率从250 bps到5.5 kbps不等，还包括一个高数据速率的250 kHz LoRa信道和一个FSK信道。
日本(920-923 MHz)：
提供125 kHz、250 kHz或500 kHz的带宽选项，具体选择取决于区域或频率计划。
澳大利亚(915-928 MHz)：
在此频段内工作，适用于澳大利亚地区。
五、 LoRaWAN网关模组在智慧城市等应用场景中的实际部署
LoRaWAN网关模组在智慧城市等应用场景中的实际部署案例包括以下几个方面：
在湖南省邮电规划设计院有限公司的研究中，LoRaWAN技术被用于智慧环境监控平台。例如，HQ智慧一期项目在居民工作生活的核心区域布设了空气质量监测点位，共计14个空气质量监测传感器，这些传感器通过LoRa通信模组(采用SX1278芯片方案)进行数据传输。
印度ERNET与印度科学院合作，在智能街道灯中集成LoRaWAN网络，以研究部署、干扰和管理问题。该实验将简单的街道灯作为智能城市应用程序之一，可以远程监控和控制。LoRa网关(杆网关)连接到摄像头、温度、湿度、空气质量和其他传感器，并将本地分析的数据推送到服务器/IoT中间件。
在塞尔维亚Zrenjanin的一个案例中，LoRa技术被用于智能照明应用，涉及约3000根灯杆，代表了灵活且模块化的公共照明基础设施。此外，还探讨了使用LoRaWAN在智能电网中的应用。
韩国首尔市政府计划部署多达1.000个LoRaWAN网络的网关，以实现低功耗广域网解决方案，支持各种智慧城市电子设备。
深圳泽迪科技提到LoRaWAN网络兼容广泛的物联网应用，并已成功用于智慧城市的各种用例，如街道照明、智能停车、废物管理、水位和洪水管理、智能公共交通、空气质量控制和街道清洁等。
Shuangtong University和Yinghua Technology Co., Ltd.进行的一项综合研究展示了名为CityWAN的城市范围LoRa网络的部署和运行情况，该网络由19.810个终端设备和100个网关组成，服务于12个智慧城市应用。
