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干貨分享:深度解析LORA無線通信技術
DATE:2018-05-19 8:38:19

摘要:物聯網的快速發展對通信技術提出了更高的要求,尤其是對于具有低寬帶、低功耗、遠距離、大量連接的物聯網應用而設計的無線通信技術LPWAN,而其中的代表就是LORA和NB-IOT,NB-IOT在之前的文章中有詳細的解析,今天我們重點講講LORA。


  物聯網的快速發展對通信技術提出了更高的要求,尤其是對于具有低寬帶、低功耗、遠距離、大量連接的物聯網應用而設計的無線通信技術LPWAN(低功耗廣域網),而其中的代表就是LORA和NB-IOT,NB-IOT在之前的文章中有詳細的解析,今天我們重點講講LORA。

  LORA是什么?

  LORA是LPWAN通信技術的一種,是美國Semtech公司采用和推廣的一種基于擴頻技術的超遠距離無線傳輸方案,這一方案改變了以往關于傳輸距離與功耗的折中考慮方式,為用戶提供一種簡單的能實現遠距離、長電池壽命、大容量的系統,進而擴展傳感網絡。目前LORA主要在全球免費頻段運行,包括433868915MHz等。

  LORA的特點

  具有遠距離、低功耗(電池壽命長)、多節點、低成本的特性。

  LORAWAN的網絡架構

  LORAWAN網絡主要由終端(可內置LORA???、網關(或基站)、Server和云四部分組成。

  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網關是一個通明的中繼,連接前端終端設備和后端中央服務器。網關服務器通過標準IP連接,而終端設備采用單跳與一個或多個網關通信,所有的節點均為雙向通信。

  可以看到一個LORAWAN網絡結構中包含了終端、基站、NS、應用服務器這四部分,基站和終端之間采用星型網絡拓撲,由于LORA的長距離特性,它們之間得以使用單跳傳輸。在終端部分官方列出了六個典型應用,你會發現終端節點可以同時發給多個基站,基站則對NS和終端之間的LORAWAN協議數據做轉發處理,將LORAWAN數據分別承載在了LORA射頻傳輸和TCP/IP上。

  LORA的優勢

  1.改善了接收的靈敏度,降低了功耗

  高達157db的鏈路預算使其通信距離可達15公里(與環境有關)。其接受電流僅10mA,睡眠電流200nA,這使得電池的使用壽命得到延長。

  2.基于該技術的網關/集中器支持多信道多數據的并行處理,系統容量大

  如LORAWAN的網絡架構圖所示,網關是節點與IP網絡之間的橋梁(通過2G/3G/4G或者Ethernet)。每個網關每天可以處理500萬次各節點之間的通信(假設每次發送10Bytes,網絡占用率10%),如果把網關安裝在現有移動通信基站的位置,發射功率20dB(100mW),那么在建筑密集的城市環境可以覆蓋2公里左右,而在密度較低的郊區,覆蓋范圍可達10公里。

  3.基于終端和集中器/網關的系統可以支持測距和定位

  LORA對距離的測量是基于信號的空中傳輸時間而非傳統的RSSI。而定位則基于多點(網關)對一點(節點)的空間傳輸時間差的測量。其定位精度可達5m(假設10Km的范圍)。

  這些關鍵特征使得LORA技術非常適用于要求低功耗、距離遠、大量連接以及定位跟蹤等的物聯網應用,如智能抄表、智能停車、車輛追蹤、寵物跟蹤、智慧農業、智慧工業、智慧城市、智慧社區等應用和領域。

  LORA與NB-IOT之間的糾葛

  隨著NB-IOT標準的興起,備受矚目的NB-IOT規?;逃玫幕≈沼諑涫?,而作為同是低功耗廣域網技術之一的LORA更是一度為傳出“NB-IOT將導致LORA消亡”的觀點。

  而事實真是如此嗎?

  從技術上看,兩者之間并沒有太大的優劣之分,從應用范圍上來看,兩者其實很多都是一樣的,區別在于:NB-IOT采用的是運用商統一部署覆蓋全國的網絡進行收費運營的方式,而LORA則可以讓企業搭建屬于自己的網絡實現業務運營。雖然NB-IOT受到了運營商的強力支持,但是這并不代表LORA就會被輕易取代。

  LORA相對NB-IOT的好吃就是已經有成熟的商用,而NB-IOT才剛剛開始,LORA和NB-IOT雖然在應用上可能會有很多的重疊,不過NB-IOT是由運營商來主導,要用到運營商的網絡,需要先將數據提交到運營商那里,許多企業或許不愿意把自己的數據給別人,所以這些企業會選擇部署自己的私有物聯網絡。


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