LoRa無線技術的具體特點和應用

       LoRa無線技術是目前眾多無線技術的一種，它消耗較低，節(jié)點多，傳輸距離也是非常令人滿意。Lora采用線性調頻和擴頻調制技術，在同頻發(fā)射的情況下也不會互相干擾，因此 LoRa技術在各行各業(yè)收到廣大歡迎。

??LoRaWAN

??LoRaWAN是基于LoRa的媒體訪問控制(MAC)層協(xié)議，采用Semtech的LoRa調制方案(LoRa只是物理層協(xié)議)。然而，LoRaWAN更適合于公共廣域網，因為所有信道都調制到同一頻率;對于私有網絡，為了避免沖突，最好只有一個網絡運行。

?網絡中的所有網關都綁定到同一服務器。服務器決定哪個網關應該響應傳輸。在大型網絡中，任何給定的傳輸通常由多個接收器檢測到;然后服務器通知一個網關響應，而其他網關忽略該傳輸。這個過程有助于避免上行鏈路和下行鏈路的沖突，因為只有一個網關在傳輸，而重疊的網關可以簡單地監(jiān)聽其他傳輸。

??很多人沒有意識到的是，有一種方法可以在不使用LoRaWAN的情況下使用LoRaWAN的底層技術(又名LoRa)。例如，Link Labs的Symphony Link在Semtech的芯片上使用了一個專有的MAC層，使其更適合需要將物聯(lián)網設備安全連接到云上的企業(yè)和工業(yè)客戶。此外，許多公司在其他協(xié)議中使用LoRa芯片。

??技術上回答“什么是LoRa”

??從技術角度來看，LoRa是一種獨特的調制方法。

??Semtech的RF組件(SX1272、SX1276/7/8收發(fā)器芯片)集成了LoRa調制技術(該技術為私有調制技術，目前技術細節(jié)尚未公開)。這種技術被稱為調頻(FM)Chirp。LoRa的核心技術是利用分數鎖相環(huán)(PLL)產生穩(wěn)定的Chirp信號。其他調制格式包括頻移鍵控(FSK)和相移鍵控(PSK)。一個重要的觀點是：LoRa本身并沒有描述物理(RF介質)層之上的系統(tǒng)功能。

??首先看Chirp信號(這個術語是從同名鳥類的信號特征中派生出來的，也可以稱為信號處理的掃頻)。Chirp的特點是信號的頻率變化具有一定的規(guī)律性，而FSK信號只在兩個頻點上進行切換。下圖是線性Chirp信號的時域圖。

??LoRa物聯(lián)網協(xié)議

??2012年，Semtech以500萬美元收購了法國Cycleo SAS，從而收購了LoRa 無線技術。

??調制解調器在處理LoRa信息時可以對Chirp信號進行濾波，從而獲得額外的處理增益，提高接收靈敏度。為了“鎖定”LoRa信號，需要發(fā)送一個長的“恒定Chirp”信號(見下圖)。這就是LoRa獨特之處，它使用較低價格的芯片和晶體就可以用來實現非常高的接收靈敏度。

??這個前導信號可以設置為可變數目的“符號”，即Chipr的數目。可以想象，不同的LoRa發(fā)射器的前導信號之間沒有選擇性，但是LoRa解調器可以監(jiān)聽恒定的Chirp信號(無論它是否來自預定的系統(tǒng))。一個LoRa接收系統(tǒng)在面對常規(guī)的功率干擾和LoRa干擾時的抗干擾性能是非常重要的，這也是Symphony Link的關鍵技術。

??LoRa的另一個強大特性是能夠解調多個“正交”或同時的同頻信號，只要它們具有不同的Chirp變化率。在數據表中，LoRa Chirp變化率稱為擴頻因子(Spread Factor)。擴頻因子越高，Chirp變化越慢。Semtech的SX1301芯片支持這一特性，能夠同時解碼許多同時的LoRa Chirp。此功能使創(chuàng)建大型網絡成為可能。

??LoRa特點

??LoRa聯(lián)盟成立于2015年，旨在標準化LoRaMAC的功能。LoRa聯(lián)盟開發(fā)了LoRaWAN協(xié)議，允許移動網絡運營商使用未經授權的頻譜與網絡中的物聯(lián)網設備進行通信。

??LoRaWAN是一種多訪問協(xié)議的服務器端實現，旨在減少與大量端點的沖突。需要一個服務器應用程序在網絡連接上運行MAC功能;

??LoRaWAN網絡結構通常采用星型拓撲結構，其中網關是在終端設備和后端中央網絡服務器之間中繼消息的透明橋;

??客戶端邏輯內置于web服務器中;

??它主要是為具有多個端點的僅上行應用程序設計的，或者只需要少量下行消息的應用程序(受應用程序或端點數量的限制);

??同一網絡中的網關需要同步;

??終端設備和網關之間的通信分布在不同的頻率和數據速率上。傳輸距離和數據速率之間需要權衡(也就是說，傳輸距離越遠，數據速率越低);

??許多行業(yè)正在利用開放的LoRaWAN物聯(lián)網設備標準，包括農業(yè)(用于灌溉/水位監(jiān)測和蟲害控制)、公用事業(yè)(用于智能電表、照明和能源管理場景)和建筑施工(用于建筑門窗傳感器和建筑結構健康應用)。

LoRa無線技術的特點是什么?

節(jié)點數量：可以達到百萬個

數據速率0.3~50kbps

所使用的電池可以使用時間長：最高可以使用10年

LoRa無線技術的應用到哪些地方?

LoRa無線技術在目前的市場上做的最多的還是透傳功能，LoRaWAN協(xié)議組網的開發(fā)以及使用者的水平要求偏高因此使用的頻率來說目前相對較少。

lora技術和無線技術存在哪些差異?

在使用lora無線技術我們需要注意什么?

網絡部署拓撲布局可根據具體應用和場景進行設計。一般情況下，無線距離范圍為1~2km。在城市中，數據量很小，Lora適用于低通信頻率。

從Lora行業(yè)從業(yè)人員的角度來看，許多電信運營商也參與其中。從Lora網絡應用的角度來看，大型網絡和小型網絡的管理是指用戶自己的節(jié)點、網關和服務器，需要統(tǒng)一協(xié)調的管理機制。隨著Lora設備和網絡的增加，這對通信頻譜的分配和管理提出了要求。

下面我們來看看LoRa模塊的三個主要應用場景：

無線抄表

LoRa模塊在無線抄表中的應用主要是通過LoRa模塊連接電表采集數據，并將采集到的數據依次發(fā)送到網關，網關再將數據統(tǒng)一傳輸到遠程控制中心，實現遠程抄表。其中，LoRa模組的低成本特性可以大面積推廣，有利于智慧城市的建設。

LoRA模塊三大應用場景

環(huán)境監(jiān)測

LoRa模塊用于環(huán)境監(jiān)測，主要是通過LoRa模塊連接各種傳感器來采集數據。傳統(tǒng)的人工監(jiān)測已經不能滿足環(huán)境因素變化的影響，加裝LoRa模塊可以監(jiān)測溫度、風速、水位等環(huán)境因素，并進行實時數據傳輸，實現低成本、遠距離、低功耗的監(jiān)控環(huán)境。的目標。

智慧農業(yè)

LoRa模塊在智慧農業(yè)中的應用，實現了農業(yè)節(jié)點的互聯(lián)互通、無通信成本、低功耗、低成本、傳輸距離遠等特點，使其在農業(yè)領域得到大規(guī)模應用?，F實。例如在水質、二氧化碳濃度、溫度、濕度、病蟲害等監(jiān)測中，采集到的設備信息可以通過LoRa模塊傳輸到控制調度中心，自動灌溉、自動噴灑等措施根據實時數據分析進行。

總結

Lora信號對建筑物也有很強的穿透力。GHz頻段使遠程通信更容易，功耗更低。它可以通過電池或其他能量收集方式供電?，F在的無線技術已經很多了例如ZigBee，

wifi等等，只有我們多種無線技術配合使用在我們實際項目和開發(fā)應用中才能達到事倍功半的效果。