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从LoRa入门,全面探索物联网世界

LPWA(低功耗广域网络)技术,包括LoRa、Sigfox、Weightless和NB-IoT等,是为解决物联网连接中存在的痛点而设计的。这些痛点包括通信距离的限制和电池供电的问题。传统的无线技术,如ZigBee、Wi-Fi和蓝牙,虽然成熟但存在明显的优缺点,例如长距离和低功耗之间往往只能选择其一。
LoRa作为一种新兴的低功耗广域技术,自2013年起进入中国市场,预计今年Semtech的SX1278 LoRa芯片在中国的出货量将超过1000万片。LoRa技术相比经典FSK技术,其覆盖半径增加了3-5倍,显著提升了无线传输距离。此外,LoRa调制解调技术能够在不改变发射功率的前提下,提高接收灵敏度
LoRaWAN™是一种基于ALOHA的异步协议,允许节点根据具体应用场景需求进行不同时间的睡眠,从而延长电池寿命。与其他蜂窝技术相比,LoRaWAN™具有3到5倍的功耗优势。
LoRa技术在覆盖和功耗方面表现出色,适用于多种应用场景。例如,在无线抄表领域,LoRa技术可以用于电表、水表、气表和热表等;在缓慢变化物理量的传感器应用中,LoRa技术可以实现超低功耗;在无线报警器领域,LoRa技术可以用于烟雾探测器、热释红外等;在远程I/O控制器领域,LoRa技术可以用于灯光控制、空调控制等;此外,LoRa技术还可以用于无线RS-485/Modbus转换器等应用场景。
与经典FSK 433MHz技术相比,LoRa技术具有独特的优势。首先,LoRa技术的通信距离增加了3-5倍,可以覆盖到原来433MHz技术难以到达的区域。其次,LoRa技术能够在噪声环境下正确解调数据,并且灵敏度可以达到-148dBm。最后,LoRa Modem具有优异的抗干扰特性,支持自动随机跳频通信,提高通信的可靠性并减少对外界干扰的影响。
LoRa无线通信网关的通信频率在中国是根据国家工信部文件《信部无 [ 2005 ] 423 号》来确定的。根据该文件,LoRaWAN™可以免费使用微功率无线通信频率范围:470-510MHz,但需满足以下条件:射频发射功率EIRP(有效全向辐射功率)小于50mW(或+17dBm),发射持续时间不能超过5000ms。
综上所述,LoRa技术作为一种新兴的低功耗广域技术,在通信距离、功耗和可靠性方面表现出色。它适用于多种应用场景,并且具有独特的优势。随着物联网的发展,LoRa技术有望在未来的物联网连接中发挥重要作用。

导读:LPWA 目前包含多种技术,如 LoRaSigfox、Weightless 和 NB-IoT 等,其中 LoRa 从 2013 年开始进入中国,预计今年 Semtech 的 SX1278 LoRa 芯片在中国的出货量将超过 1000 万片。因此,这个金秋 10 月就让我们一起来了解 LoRa。

从LoRa入门,全面探索物联网世界

物联网连接存在挑战,催生 LPWAN

目前物联网连接的应用场合存在几个痛点:

通信距离,大部分设备布局在复杂的建筑环境或者人员稀少的地方,传统无线技术难以穿透或者抵达;

②电池供电,很多物联网应用场合并没有持续电力供应的条件,比如地磁传感器、自来水表。

主流无线通信方式对比

物联网应用中的无线技术,除运营商广域网的 GPRS、3G/4G 以外,还有局域网短距离的 ZigBeeWi-Fi蓝牙。虽然这些无线技术本身已经成熟,但是优缺点也都非常明显,长距离和低功耗两者之间只能二选一。LPWA ( Low Power Wide Area )   低功耗广域技术在这个背景下应运而生,专为远距离、低带宽、低功耗、大量连接的物联网应用而设计。LPWA 目前也包含多种技术,如 LoRa、Sigfox、Weightless 和 NB-IoT 等,其中 LoRa 从 2013 年开始进入中国,预计今年 Semtech 的 SX1278 LoRa 芯片在中国的出货量将超过 1000 万片。因此,这个金秋 10 月就让我们一起来了解 LoRa。

LoRa 让距离与功耗不再是问题

LoRa 是一种相比经典 FSK 技术覆盖半径增加 3-5 倍的增强无线传输技术,LoRa 调制解调技术在不改变发射功率的前提下,明显提升了无线传输距离(即增加链路预算,或者接收灵敏度)。

LoRa vs FSK 在密集城市环境下的传输距离

LoRaWAN ™   是一种异步的基于 ALOHA 的协议,也就是说节点可以根据具体应用场景需求进行或长或短的睡眠,而 GPRS、3G/4G 同步协议的节点必须定期地联网同步,这减少电池寿命第一推手。GSMA 对不同 LPWA 低功耗广域技术进行了比较,LoRaWAN ™   比其他蜂窝技术有 3 到 5 倍的功耗优势。

LoRa 在覆盖和功耗均表现优秀

LoRa 适用于哪些应用场景?

LoRa 最突出的特点就是长距离,突破以前需要中继才能解决的覆盖场景,或者同时要求功耗很低,需要电池供电。比如:

①无线抄表,比如:电表、水表、气表、热表等;

②缓慢变化物理量(温度、水压、PM2.5、地磁感应器)超低功耗传感器;

③无线报警器(烟雾探测器、热释红外);

④远程 I/O 控制器(灯光控制、空调控制);⑤无线 RS-485/Modbus 转换器

LoRa 相对经典 FSK 433MHz 技术相比有什么独特优势?

①通信距离:距离增加 3-5 倍这是最直观的感受,原来 433MHz 小无线产品难以覆盖的死角,LoRa 可以完全覆盖,这是用户遇到 433MHz 通信不可靠的终极解决方案

② LoRa 解调技术可在噪声下仍可正确解调数据,并且灵敏度甚至可以达到的 -148dBm;

③ LoRa Modem 本身具有优异的抗干扰特性,而且支持自动随机跳频通信,以抵抗瞬间干扰的可能。相比传统 433MHz 芯片定频通信来说,不但可靠性提高,而且对频点占用时间少,对外界干扰更少,意味着对通信信道使用更加合理。

LoRa 无线通信网关通信频率是否授权?

根据国家工信部文件《信部无 [ 2005 ] 423 号》,LoRaWAN ™可以免费使用微功率无线通信频率范围:470-510MHz,但必须满足以下条件:

射频发射功率 EIRP ( Effective Isotropic Radiated Power )   有效全向辐射功率 )   要小于 50mW ( 或者 +17dBm ) ;

②发射持续时间不能超过 5000ms。

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