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关于LoRa的10个秘密,你都知道吗?

2018-03-27
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LoRa 是LPWAN通信技术中的一种,是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式,为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统,进而扩展传感网络。目前,LoRa 主要在全球免费频段运行,包括433、868、915 MHz等。


1. 什么是LoRa调制?


LoRa (Long Range,远距离)是一种调制技术,与同类技术相比,提供更长的通信距离。调制是基于扩频技术,线性调制扩频(CSS)的一个变种,具有前向纠错(FEC)。


LoRa显著地提高了接受灵敏度,与其他扩频技术一样,使用了整个信道带宽广播一个信号,从而使信道噪声和由于使用低成本晶振而引起频率偏移的不敏感性更健壮。


LoRa可以调制信号19.5dB低于底噪声,而大多数频移键控(FSK)在底噪声上需要一个8-10dB的信号功率才可以正确调制。LoRa调制是物理层(PHY),可为不同协议和不同网络架构所用-Mesh、Star、点对点等等。


2. 什么是LoRaWAN?


LoRa调制是PHY,LoRaWAN是MAC协议,用于大容量远距离低功耗的星型网络,LoRa联盟正在对低功耗广域网(LPWAN)进行标准化。 


LoRaWAN协议针对低功耗、电池供电的传感器进行了优化,包括了不同级别的终端节点以优化网络延迟和电池寿命间的平衡关系。它是完全双向的,由安全专家构建确保了可靠性和安全性。


LoRaWAN架构还可轻松定位移动目标用于资产跟踪,这是物联网增长量最快的应用。主要的电信运营商正在将LoRaWAN部署为全国网络,LoRa联盟正在标准化LoRaWAN以确保不同的国家网络是可以互操作的。


3. 什么是LoRa网关?


LoRa网关设计用于远距离星型架构,并运用在LoRaWAN系统中。


他们是多信道、多调制收发、可多信道同时解调、由于LoRa的特性甚至可以同一信道上同时多信号解调。


网关使用不同于终端节点的RF器件,具有更高的容量,作为一个透明桥在终端设备和中心网络服务器间中继消息。


网关通过标准IP连接连接到网络服务器,终端设备使用单跳的无线通信到一个或多个网关。


所有终端节点的通信一般都是双向的,但还支持如组播功能操作,软件升级,无线传输或其他大批量发布消息,这样就减少了无线通信时间。


根据要求的容量和安装位置(家庭或塔),有不同的网关版本。


4. LoRaWAN数据速率是多少?


对于LoRa来说,LoRaWAN数据速率范围在0.3kbps到11kbps之间,欧洲地区GFSK数据速率是50kbps。


在北美地区,由于FCC限制最小数据速率是0.9kbps。


ADR对于高性能网络是至关重要的,具有了可扩展性。在基础设施方面,以最小的投资部署一个网络,当需要增加容量时,就部署更多的网关,ADR将会使数据速率更高,可将网络容量扩展6到8倍。


5. LoRa技术与SIGFOX,NWave的区别


LoRa技术采用的是一种扩频技术;SIGFOX公司使用窄带BPSK调制技术;NWave公司使用Weightless标准,与SIGFOX公司使用的技术较为相似。


目前使用超窄带技术的公司可供选择的收发器芯片较多,而LoRa仅能使用Semtech提供的芯片。


6. LoRa集中器是什么?


网关和集中器这两个术语都有在使用,但在LoRa系统中他们是等效的部件。在其他行业里,网关和集中器的定义意味着不同的部件。


7. LoRa处理干扰怎么样?


LoRa调制解调器对同信道GMSK干扰抑制可达19.5dB,或换句话说,它可以接受低于干扰信号或底噪声的信号19.5dB。


因为拥有这么强的抗干扰性,所以LoRaTM调制系统不仅可以用于频谱使用率较高的频段,也可以用于混合通讯网络,以便在网络中原有的调制方案失败时扩大覆盖范围。


8. LoRa数据速率是多少?


LoRaWAN定义了一组特定的数据速率,但终端芯片或PHY是可以有多种选项。SX1272支持数据速率从0.3到37.5kbps,SX1276支持0.018到37.5kbps。


9. 什么是LoRa终端节点或点?


LoRa终端节点是LoRa网络的部分,进行感应或控制。他们在远程电池供电。这些终端节点使用LoRaWAN网络协议与LoRa网关(集中器或基站)建立通信。


10. 什么是自适应数据速率(ADR)?


ADR是一种方法,改变实际的数据速率以确保可靠的数据包传送,最优的网络性能,容量的规模。


例如,靠近于网关的节点使用较高的数据速率(缩短传输时间)和较低的输出功率。只有在链路预算非常边缘的节点才使用最低的数据速率和最大的输出功率。


ADR方法可以适应网络基础设施的变化,支持变化的路径损耗。


为使终端设备的电池寿命和总体网络容量最大化,LoRa网络基础设施通过实现ADR对每个终端设备的数据速率和RF输出分别进行管理。


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