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教你讀懂LoRa技術原理 LoRa組網怎么回事

行業(yè)新聞 | 2019-03-22 08:31:07
  LoRa是物理層或無線調制用于建立長距離通信鏈路。許多傳統(tǒng)的無線系統(tǒng)使用頻移鍵控(FSK)調制作為物理層,因為它是一種實現(xiàn)低功耗的非常有效的調制。LoRa是Semtech公司定義是一種物理層調制方式,是基于非授權頻譜的廣域網通信技術。Semtech控制著LoRa最主要的知識產權,芯片幾乎是壟斷供應,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提高了接收機的靈敏度,從而擁有超強的鏈路預算,也就不需要很高的發(fā)射功率了。

LoRa技術

  LoRa接收端靈敏度要歸功于直接序列擴頻技術。LoRa采用了高擴頻因子,從而獲得了較高的信號增益。一般FSK的信噪比需要8dB,而LoRa只需要-20dB。
 

  另外LoRa還應用了前向糾錯編碼技術,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組網詳解
 

  LoRa網絡主要由終端(可內置LoRa模塊)、網關(或稱基站)、網絡服務器以及應用服務器組成。應用數據可雙向傳輸。

LoRa組網

  LoRaWAN網絡架構是一個典型的星形拓撲結構,在這個網絡架構中,LoRa網關是一個透明傳輸的中繼,連接終端設備和后端中央服務器。終端設備采用單跳與一個或多個網關通信。所有的節(jié)點與網關間均是雙向通信。
 

  LoRa終端設備
 

  LoRa的終端節(jié)點可能是各種設備,比如水表氣表、煙霧報警器、寵物跟蹤器等。這些節(jié)點通過LoRa無線通信首先與LoRa網關連接,再通過3G網絡或者以太網絡,連接到網絡服務器中。網關與網絡服務器之間通過TCP/IP協(xié)議通信。
 

  LoRa網絡將終端設備劃分成A/B/C三類:

LoRa終端

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

LoRa終端

  Class B:具有預設接收時隙的雙向通信終端設備。這一類的終端設備會在預設時間中開放多余的接收窗口,為了達到這一目的,終端設備會同步從網關接收一個Beacon,通過Beacon將基站與模塊的時間進行同步。

LoRa終端

  Class C:具有最大接收窗口的雙向通信終端設備。這一類的終端設備持續(xù)開放接收窗口,只在傳輸時關閉。

  LoRa應用前景

  目前LoRa網絡已經在世界多地進行試點或部署。據LoRa Alliance 早先公布的數據,已經有9個國家開始建網,56個國家開始進行試點。目前在國內也已經公司部署了LoRa網絡。
 

  對于國外一些不太富裕的電信運營商,可能更愿意使用低成本的LoRa網絡。對于國內三大電信運營商來說,NB-IoT網絡部署已經箭在弦上,2017年就會在很多城市完成NB-IoT網絡部署,使用LoRa技術大規(guī)模組網的可能性不大。但是對于一些企業(yè)利用LoRa技術搭建小型的私有網絡,來實現(xiàn)一些應用,這是完全有可能的,且可行的。

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