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教你讀懂LoRa技術(shù)原理 LoRa組網(wǎng)怎么回事

行業(yè)新聞 | 2019-03-22 08:31:07
  LoRa是物理層或無線調(diào)制用于建立長(zhǎng)距離通信鏈路。許多傳統(tǒng)的無線系統(tǒng)使用頻移鍵控(FSK)調(diào)制作為物理層,因?yàn)樗且环N實(shí)現(xiàn)低功耗的非常有效的調(diào)制。LoRa是Semtech公司定義是一種物理層調(diào)制方式,是基于非授權(quán)頻譜的廣域網(wǎng)通信技術(shù)。Semtech控制著LoRa最主要的知識(shí)產(chǎn)權(quán),芯片幾乎是壟斷供應(yīng),并成立了LoRa聯(lián)盟。

  LoRa如何做到低功耗
 

  我們知道在通信系統(tǒng)中距離和功耗就是一對(duì)兒天然的矛盾。發(fā)射功率降下來,那傳播距離必然就近了。那么LoRa是如何解決這一矛盾的?根本原因是LoRa提高了接收機(jī)的靈敏度,從而擁有超強(qiáng)的鏈路預(yù)算,也就不需要很高的發(fā)射功率了。

LoRa技術(shù)

  LoRa接收端靈敏度要?dú)w功于直接序列擴(kuò)頻技術(shù)。LoRa采用了高擴(kuò)頻因子,從而獲得了較高的信號(hào)增益。一般FSK的信噪比需要8dB,而LoRa只需要-20dB。
 

  另外LoRa還應(yīng)用了前向糾錯(cuò)編碼技術(shù),在傳輸信息中加入冗余,有效抵抗多徑衰落。雖然犧牲了一些傳輸效率,但有效提高了傳輸可靠性,畢竟LoRa也不需要多高的傳輸速率。
 

  LoRa組網(wǎng)詳解
 

  LoRa網(wǎng)絡(luò)主要由終端(可內(nèi)置LoRa模塊)、網(wǎng)關(guān)(或稱基站)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器以及應(yīng)用服務(wù)器組成。應(yīng)用數(shù)據(jù)可雙向傳輸。

LoRa組網(wǎng)

  LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是一個(gè)典型的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中,LoRa網(wǎng)關(guān)是一個(gè)透明傳輸?shù)闹欣^,連接終端設(shè)備和后端中央服務(wù)器。終端設(shè)備采用單跳與一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)關(guān)通信。所有的節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)間均是雙向通信。
 

  LoRa終端設(shè)備
 

  LoRa的終端節(jié)點(diǎn)可能是各種設(shè)備,比如水表氣表、煙霧報(bào)警器、寵物跟蹤器等。這些節(jié)點(diǎn)通過LoRa無線通信首先與LoRa網(wǎng)關(guān)連接,再通過3G網(wǎng)絡(luò)或者以太網(wǎng)絡(luò),連接到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中。網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器之間通過TCP/IP協(xié)議通信。
 

  LoRa網(wǎng)絡(luò)將終端設(shè)備劃分成A/B/C三類:

LoRa終端

  Class A:雙向通信終端設(shè)備。這一類的終端設(shè)備允許雙向通信,每一個(gè)終端設(shè)備上行傳輸會(huì)伴隨著兩個(gè)下行接收窗口。終端設(shè)備的傳輸時(shí)隙是基于其自身通信需求,其微調(diào)基于ALOHA協(xié)議。

LoRa終端

  Class B:具有預(yù)設(shè)接收時(shí)隙的雙向通信終端設(shè)備。這一類的終端設(shè)備會(huì)在預(yù)設(shè)時(shí)間中開放多余的接收窗口,為了達(dá)到這一目的,終端設(shè)備會(huì)同步從網(wǎng)關(guān)接收一個(gè)Beacon,通過Beacon將基站與模塊的時(shí)間進(jìn)行同步。

LoRa終端

  Class C:具有最大接收窗口的雙向通信終端設(shè)備。這一類的終端設(shè)備持續(xù)開放接收窗口,只在傳輸時(shí)關(guān)閉。

  LoRa應(yīng)用前景

  目前LoRa網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在世界多地進(jìn)行試點(diǎn)或部署。據(jù)LoRa Alliance 早先公布的數(shù)據(jù),已經(jīng)有9個(gè)國(guó)家開始建網(wǎng),56個(gè)國(guó)家開始進(jìn)行試點(diǎn)。目前在國(guó)內(nèi)也已經(jīng)公司部署了LoRa網(wǎng)絡(luò)。
 

  對(duì)于國(guó)外一些不太富裕的電信運(yùn)營(yíng)商,可能更愿意使用低成本的LoRa網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于國(guó)內(nèi)三大電信運(yùn)營(yíng)商來說,NB-IoT網(wǎng)絡(luò)部署已經(jīng)箭在弦上,2017年就會(huì)在很多城市完成NB-IoT網(wǎng)絡(luò)部署,使用LoRa技術(shù)大規(guī)模組網(wǎng)的可能性不大。但是對(duì)于一些企業(yè)利用LoRa技術(shù)搭建小型的私有網(wǎng)絡(luò),來實(shí)現(xiàn)一些應(yīng)用,這是完全有可能的,且可行的。