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干货分享:深度解析LORA无线通信技术
DATE:2018-05-19 8:38:19

摘要:物联网的快速发展对通信技术提出了更高的要求,尤其是对于具有低宽带、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计的无线通信技术LPWAN,而其中的代表就是LORA和NB-IOT,NB-IOT在之前的文章中有详细的解析,今天重点讲讲LORA。


  物联网的快速发展对通信技术提出了更高的要求,尤其是对于具有低宽带、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计的无线通信技术LPWAN(低功耗广域网),而其中的代表就是LORA和NB-IOT,NB-IOT在之前的文章中有详细的解析,今天重点讲讲LORA。

  LORA是什么?

  LORA是LPWAN通信技术的一种,是美国Semtech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中考虑方式,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433868915MHz等。

  LORA的特点

  具有远距离、低功耗(电池寿命长)、多节点、低成本的特性。

  LORAWAN的网络架构

  LORAWAN网络主要由终端(可内置LORA模块)、网关(或基站)、Server和云四部分组成。

  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网关是一个通明的中继,连接前端终端设备和后端中央服务器。网关服务器通过标准IP连接,而终端设备采用单跳与一个或多个网关通信,所有的节点均为双向通信。

  可以看到一个LORAWAN网络结构中包含了终端、基站、NS、应用服务器这四部分,基站和终端之间采用星型网络拓扑,由于LORA的长距离特性,它们之间得以使用单跳传输。在终端部分官方列出了六个典型应用,你会发现终端节点可以同时发给多个基站,基站则对NS和终端之间的LORAWAN协议数据做转发处理,将LORAWAN数据分别承载在了LORA射频传输和TCP/IP上。

  LORA的优势

  1.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)。其接受电流仅10mA,睡眠电流200nA,这使得电池的使用寿命得到延长。

  2.基于该技术的网关/集中器支持多信道多数据的并行处理,系统容量大

  如LORAWAN的网络架构图所示,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20dB(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。而定位则基于多点(网关)对一点(节点)的空间传输时间差的测量。其定位精度可达5m(假设10Km的范围)。

  这些关键特征使得LORA技术非常适用于要求低功耗、距离远、大量连接以及定位跟踪等的物联网应用,如智能抄表、智能停车、车辆追踪、宠物跟踪、智慧农业、智慧工业、智慧城市、智慧社区等应用和领域。

  LORA与NB-IOT之间的纠葛

  随着NB-IOT标准的兴起,备受瞩目的NB-IOT规模化商用的基础终于落实,而作为同是低功耗广域网技术之一的LORA更是一度为传出“NB-IOT将导致LORA消亡”的观点。

  而事实真是如此吗?

  从技术上看,两者之间并没有太大的优劣之分,从应用范围上来看,两者其实很多都是一样的,区别在于:NB-IOT采用的是运用商统一部署覆盖全国的网络进行收费运营的方式,而LORA则可以让企业搭建属于自己的网络实现业务运营。虽然NB-IOT受到了运营商的强力支持,但是这并不代表LORA就会被轻易取代。

  LORA相对NB-IOT的好吃就是已经有成熟的商用,而NB-IOT才刚刚开始,LORA和NB-IOT虽然在应用上可能会有很多的重叠,不过NB-IOT是由运营商来主导,要用到运营商的网络,需要先将数据提交到运营商那里,许多企业或许不愿意把自己的数据给别人,所以这些企业会选择部署自己的私有物联网络。


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