随着科技的飞速发展 物联网 技术, 大量物联网场景浮出水面, 随着各种物联网通信系统的推出. 这些物联网系统包括窄带物联网 (窄带物联网), 长期进化-类别 M1 (LTE-M), 威盛, 和 Sigfox. 市场纷至沓来，几家技术推广联盟争先恐后. 在竞争者中, LoRa 技术已成为具有全球物联网基础设施的有前途的通信系统. 通过其实施, LoRa 在物联网领域创新定位自己. 这篇文章深入探讨了 LoRa 技术的基础知识, 它的优势, 及其网络架构.
LoRa 和 LPWAN 简介
你听说过LPWAN吗?
低功耗广域网 (低功耗广域网) 是物联网 (物联网) 解决物联网远距离、低功耗需求的网络层技术. 它具有低功耗的特点, 远程传输, 低带宽, 简单的网络结构, 和低运营成本. LoRa是LPWAN中最成熟、应用最广泛的技术之一, 拥有发达的生态系统和快速增长的市场. 预计未来几年其增长率将翻一番.
谈到物联网应用中的无线技术, 有两种主要类型: 短程无线技术，如蓝牙, 无线上网, 和 ZigBee 以及 2G 等广域网技术, 3G, 和4G. 每种技术都有自己的优点和缺点. 低功耗广域网之前, 在远程和低功耗之间做出选择是不可避免的. 与低功耗广域网, 然而, 这种权衡是平衡的, 无需额外的中继器即可实现更远距离的通信和超低功耗.
所以, LoRa技术到底是什么?
LoRa是LPWAN通信技术中的主流技术之一. 是一种基于调频扩频技术的超远距离无线传输方案. 最初由 Cycleo 在法国推出, 后来被 Semtech 收购 2012. LoRa 解决了距离和功耗问题, 为用户提供电池寿命长的传感器网络, 远距离传输能力, 和简单的网络. LoRa传输的网络频段在世界范围内基本都是免费频段. 这些频段是 433HZ, 868赫兹, 915赫兹, 等等.
LoRa有什么优势
- 提高接收灵敏度并降低功耗.
Lora传输通道带宽为157db, 理论传输距离可达15km. Lora的工作电流仅为10mA，待机电流为200na. 工作功耗极低, 大大增加了电池的使用寿命.
- LoRa网关 / 多个处理器支持多通道、多数据的高速并行处理, 并且系统容量大.
网关充当网络节点之间的桥梁, 通过通信网络将每个节点连接到一个独立的IP. The gateway’s parallel processing capability allows it to handle up to 5 每天节点之间的百万网络通信. 传动效率高, the LoRa gateway’s network occupancy rate is only 10% 假设 5 每天百万次传输, 每个传输大小是 10 字节. 作为附件安装在移动通信基站上, LoRa网关传输功率约20dbm，密集城区覆盖约2km，低密度地区可达10km.
- LoRa终端与网关通信支持测距定位.
LoRa支持其终端和网关之间的测距和定位能力. LoRa 使用不同的方法来测量距离和位置, 其中距离测量是根据信号在空中传输的时间来确定的, 定位是根据多个网关到一个节点的信号传输时间差. 定位精度可达3m，距离可达10km.
LoRa的网络架构是什么
LoRa 网络的架构通常涉及应用服务器, 网络服务器, 网关, 和一个终端 (包括 LoRa 模块). 该网络拓扑结构呈星形, 其中网关作为连接终端设备和网络服务器的信号传输中继. 简单来说, 终端设备可以通过一个或多个网关向其他终端或服务器传输信号. 而且, 该网络支持双向数据传输, 允许两端之间的有效通信.
物联网设备的LoRa终端设备
LoRa 技术是各种物联网设备的重要选择, 比如智能抄表, 运输追踪器, 农场经理, 和更多. 这些设备集成了 LoRa 模块, 通过无线通信连接到 LoRa 网关, 实现服务器与终端的互联互通. 网关和服务器之间的连接通过以太网或其他通信网络发生，并在 TCP/IP 协议上运行.
基于LoRa的数据传输, 终端设备可归类为A类, B级, 或丙类.
LoRa类 一种 终端设备
发送消息后, 该节点将打开一个 rx1 窗口 1 s 在默认之后. 接收窗口的数据速率和频率与上行数据相同. 如果消息是确认消息并且rx1没有收到对应的下行, 节点将打开另一个接收窗口 rx2 1 秒 + 1 发送消息后, LoRaWAN协议中接收窗口的数据速率和频点对于不同的频段有不同的默认数据. 以下是LoRa类终端设备的特点:
- 帧通常分为上行传输和下行传输. 上行路由由1个时隙和 2 下行时隙 (或窗户).
- 终端设备由终端设备按要求布置. 它是随机确定的, 类似于 ALOHA 协议.
- 它是最低功耗的 Lora 终端设备.
LoRa B类终端设备
B类会根据A类的接收窗口间隔开一个接收窗口. 以下是Lora B类终端设备的功能:
- 除了 A 类中指定的两个时隙, 这种终端设备在下行链路中使用额外的接收窗口.
- B 类设备将在指定的持续时间内获得额外的接收窗口.
- 持续时间由网关使用信标帧指定.
- 所以, 这样, Lora系统向服务器提示终端设备何时可以监听.
LoRa C类终端设备
基于类的一个接收窗口, 除节点发送时间外，C类接收窗口一直打开.
A类必须由接入LoRa网络的节点实现. B类和C类都是在A类基础上添加函数实现的. B类适用于移动节点定位. C类节点适用于主动下达控制命令且供电充足的情况. Lorawan1.1协议优化B类和网络访问. 以下是LoRa C类终端设备的功能:
- 这样的终端设备除了传输模式外，所有时间都可以监听. 所以, 非常适合需要更多下行传输的应用.
- C 类 LoRa 终端将使用比 A 类和 B 类终端更多的功率.
- 服务器和终端设备之间的数据通信，延迟是所有LoRa类终端设备中最低的.
LoRa应用场景
基于LoRaWAN的网络可以提供安全的数据传输距离和双向通信, 并覆盖网络基础设施最少的城市地区. LoRa将广泛应用于智慧农业等多种应用场景, 智能建筑, 和智能物流.
智慧农业
农场用, 低功耗有很大的市场, 长距离长寿命传感器. 检测温度, 湿度, 二氧化碳浓度, 传感器在作物生长环境中获得的pH等数据对提高作物产量、减少资源浪费具有重要意义. 这些数据对时延要求不高. 劳拉是最好的选择. 传感器可以通过Lora将采集到的数据传输到后台, 农户可根据数据判断是否喷水施肥.
牧场养殖对低功耗远距离追踪工具需求量大. 现在, 草原上放牧的牛羊数量一般都很大. 牧场主很难一一观察这些动物的数量和健康状况. 可通过追踪器判断放牧动物是否在牧场范围内. 它们可以通过传感器感知动物的心跳和体温, 并通过Lora将数据传输到后台集中处理.
智能建筑
建筑装修完成后, 温度, 湿度, 甲醛等有害气体含量, 建筑物的光线检测和其他数据对用户来说非常重要. 这些信息的反馈有利于用户’ 调节室内环境，让用户拥有更健康舒适的室内环境. 一般来说, 室内环境变化不大. 无需实时获取室内环境信息, 而且沟通要求不高. 在这种情况下, 一个简单的家庭网关就能满足这些需求. 在这种情况下, Lora是一个很好的选择.
自动化制造
在自动化工业生产环境中, 大量智能技术被应用, 各种信息和数据汇聚在网络中. 所以, 所选网络的特性直接关系到生产计划的执行质量. 通过分析这些数据, 生产者可以估算生产效率并分析生产过程, 可以快速解决生产中遇到的问题. 在这种情况下, 网络传输工具的成本和使用寿命非常高, 而Lora是一个非常合适的选择.
智慧物流
物流业的地域范围很广, 所以选择网络的首选是投资少，使用寿命长. 为了能够跟踪托盘并确定货物的位置和状态, 货运公司需要的是整个物流过程中涉及的设施都在网络覆盖下, 因此不仅要求网络节点足够经济以进行大规模安装, 但也有灵活性使它可以安装在运输车辆上作为移动网关. 这样, 需要依靠4G基站来部署网络的NB-IoT技术显然不能满足这个要求, 以及 LoRa 的低成本, 高电池寿命, 高机动性, 高速运动时通讯的稳定性使其在智能物流领域独树一帜. 带路.
在新一轮物联网发展浪潮中, 在低功耗广域网领域, 发达市场已经大规模部署应用, 而国内参与者也用开放智慧推动了LoRa网络在中国的大规模部署和部署. 应用, 相信随着行业应用的增多, this domestic carrier-level LoRa network formed with the concept of sharing economy will also become the core area of the global LoRa layout.
现在, the world’s two major Internet of Things networks, 窄带物联网和 LoRa, 正在迅速发展. 据有关部门统计, 多于 1,000 物联网应用产品已登陆全球各个省份. 据悉 70% 的企业正在积极寻求成熟, 可靠且快速增长的物联网产品. 大多数公司从 MOKOLora 购买 NB-IoT 和 LoRa IoT 解决方案. 购买包括 LoRa 网关, 烟雾探测器, 和水监控等数十种物联网产品, 红外探测, 定位, 电源插座, 等等。, 以及代表公司开发NB-IoT和LoRa IoT产品, 为快速包围物联网业务，跻身全球城市物联网领先行列. “世界物联网发展看MOKOLora” 形势正在逐步形成.
总结是
低功耗广域网 (低功耗广域网) 是物联网不可或缺的一部分. 具有灵活可扩展的特点，可大可小. 这是物联网产业成长探索阶段所需要的. 据说是最适合物联网的技术. LoRa 安全可靠, 具有双向身份验证等功能, 端到端加密, 和完整性保护. 安全设计全面、前瞻性, 但物联网的安全性不容忽视, 和行业需要共同努力并继续推动它.
