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给大家简单谈谈LoRa无线技术

作者:课课家教育     来源: http://www.kokojia.com点击数:6624发布时间:2019-02-21 09:32:05

标签: LoRa无线技术网络通信

  无线技术在前面的文章当中小编也有讲过,打击也都清楚无线技术在现在是有着不错的发展前景,毕竟它的应用是非常广泛的。今天在这里小编想要给大家讲一种无线技术LoRa,这是一种LPWAN通信技术,我们一起来学习一下吧。

  LoRa是一种专用于远距离低功耗的无线通信技术,其调制方式相对于其他通信方式大大增加了通信距离,可广泛应用于各种场合的远距离低速率物联网无线通信领域。比如自动抄表、楼宇自动化设备、无线安防系统、工业监视与控制等。具有体积小、功耗低、传输距离远、抗干扰能力强等特点,可根据实际应用情况对天线增益进行调节。

  LoRaWAN网络架构是一个典型的星形拓扑结构,在这个网络架构中,LoRa网关是一个透明的中继,连接终端设备和服务器。网关与服务器通过标准IP连接,而终端设备采用单跳与一个或多个网关通信,所有的节点均是双向通信。LoRa网关和模块间以星形网方式组网,而LoRa模块间理论上可以点对点轮询的方式组网,但是点对点轮询效率要远远低于星形网。网关可以实现多通道并行接收,同时处理多路信号,这大大增加了网络容量。采用Lora也可以实现测距和定位。LPWAN的电池使用寿命较长,对于那些需要发送少量数据的传感器和应用而言是真正做到了低功耗。

  根据FDMA(频分复用)来划分不同的频段来建立不同的子网段。如:一个子网工作在469MHz,另一个子网工作在470MHz,这2个子网互不干扰。可能会因为硬件电路或者是晶振的差别,信道频率值会有一些偏差。单终端单次上传的最大字节为256。终端节点个数几百不等.一个网关能接多少个终端与数据发送周期和响应速度要求有关。布置网关注意有些地方有信号死区,需要增加中继器,确保网关和终端的空中速率和频率一致,否则无法建立通信。带宽越小,对晶振的要求越高。跳频的话对于干扰有所改善,对通讯距离没有影响。Lorawan网关通信协议采用的是国际标准,也可采用自定义协议。

  LoRa网络构成

      LoRa网络主要由终端(可内置LoRa模块)、网关(或称基站)、Server和云四部分组成。应用数据可双向传输。

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  LoRa的特点

  LoRa无线技术的主要特点有以下几个:

  1.长距离:1 ~20 km

  2.节点数:万级,甚至百万级

  3.电池寿命:3~10年

  4.数据速率:0.3~50kbps

  LoRa的优势

  1、大大的改善了接收的灵敏度,降低了功耗

  高达157db的链路预算使其通信距离可达15公里(与环境有关)。其接收电流仅10mA,睡眠电流200nA,这大大延迟了电池的使用寿命。

  2、基于该技术的网关/集中器支持多信道多数据速率的并行处理,系统容量大。

  如图2所示,网关是节点与IP网络之间的桥梁(通过2G/3G/4G或者Ethernet)。每个网关每天可以处理500万次各节点之间的通信(假设每次发送10Bytes,网络占用率10%)。如果把网关安装在现有移动通信基站的位置,发射功率20dBm(100mW),那么在建筑密集的城市环境可以覆盖2公里左右,而在密度较低的郊区,覆盖范围可达10公里。

  3、基于终端和集中器/网关的系统可以支持测距和定位。

  LoRa对距离的测量是基于信号的空中传输时间而非传统的RSSI(Received Signal Sterngth Ind-icaTIon),而定位则基于多点(网关)对一点(节点)的空中传输时间差的测量。其定位精度可达5m(假设10km的范围)。

  主要参数

  选择semtech射频芯片,SX1276工作频段是137-1020MHz频段,最高传输速率是300kbps。而SX1277最高传输速率是40kbps,则是针对5-40kbit/s速率的数据传输应用程序,如安全系统,SX1278是面向137MHz~525MHz工作频段,最高传输速率也是300kbps。对于SX1276初读数据手册,总结如下:

  工作电压:1.8 - 3.6 V

  工作频段:137~175MHz,410~525MHz,860~1020MHz

  调制方式:LORA\\2-FSK\\GFSK\\OOK

  发射功率:+20dBm–100mW

  最大比特率:300kbps

  通信协议:SPI

  定位和测距

  LoRa测量距离是根据传输信号的空中传输时间而不是接收信号强度RSSI值,定位则可根据多点(网关)对一点(终端)的空中传输时间差的测量。其定位精度可达5m。

  LoRa应用

  从目前的LoRa应用情况来看,主要有数据透传和LoRaWAN协议应用。目前还是用LoRa作为数据透传的多,由于网关技术和开发的门槛比较高,使用LoRaWAN协议组网的应用还是比较少。

  从LoRa网络应用方面看,分为大网和小网。

  (1)、小网是指用户自设节点、网关和服务器,自成一个系统网络;

  (2)、大网就是大范围基础性的网络部署,就像中国移动的通信网络一样。从LoRa行业从业者来看,有不少电信运营商也参与其中。

  随着LoRa设备和网络的增多,相互之间的频谱干扰是存在的,这就对通信频谱的分配和管理提出了要求,需要一个统一协调管理的机制,一个大网的管理。

      UWB与LoRaWAN的对比

 UWB与LoRaWAN的对比 

  对于LoRa的学习我们今天就讲到这里吧,希望大家通过本文的学习掌握LoRa的知识点,更好地理解LoRa。感谢大家的阅读,如果想要阅读更多的内容可以前往课课家教育,或者是关注微信公众号【课课家IT精品课程】以及【课课家】。

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