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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)國家開始建網(wǎng)，56個(gè)國家開始進(jìn)行試點(diǎn)。目前在國內(nèi)也已經(jīng)公司部署了LoRa網(wǎng)絡(luò)。
 

　　對(duì)于國外一些不太富裕的電信運(yùn)營商，可能更愿意使用低成本的LoRa網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于國內(nèi)三大電信運(yùn)營商來說，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。