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LoRa的名字来自Long Range的缩写,是由Semtech公司发布基于1GHz以下的超长距低功耗数据传输技术。评价LoRa要对其优势,与其他无线通信技术的差异,以及应用在现今物联网中的表现几个方面做客观的分析。 1.LoRa网络架构 首先是网络架构方面,LoRa主要在全球免费频段运行(即非授权频段),包括433、868、915MHz等。LoRa网络主要由终端(可内置LoRa模块)、集中器/网关(或称网关/基站)、服务器和云端四部分组成,应用数据可双向传输,如下图所示。德国莱茵TÜV(以下简称“TÜV莱茵”)是国际专业的第三方检验机构,自1872年成立以来,始终致力于解决人类、环境和科技互动过程中出现的挑战,提供安全、可持续的解决方案。TÜV莱茵是LoRa联盟全球第一个认可的独立第三方授权实验室,也是LoRa联盟草创期的贡献会员;在Bluetooth、zigbee、DALI、KNX通讯技术认证上,TÜV莱茵通讯实验室在台湾有多项第一且唯一的记录。
LoRa网络架构
在LoRa网络中,每个终端节点并不会直接彼此相连,都需先连至网关后,才能连回中央主机,或是通过中央主机将数据传到另一个节点。在这种架构下,即便2个终端装置位于不同区域、联机至不同网关,也能互相传送数据,进一步提升数据传输的范围。
2.技术优势
整体来说,LoRa技术让使用者不用在传输距离和功耗中取舍,有远距离、低功耗(电池寿命可长达5-10年)、多节点、低成本的特性,其大容量的系统可以扩充套件感测网络。其长通讯距离(1~20km)的特性能够让单一网关或基地台覆盖整个城市或数百平方公里的区域,且其信号对建筑的穿透力也很强。
因LoRa采用星状拓朴,与现今大部分采用的网状拓朴不同,统一经由网关传输信息,因此只要增加网关就可扩大覆盖范围,不像终端需要计较施工与维护的便利性,进而减少设施成本。同时,网关可以连接电源与一般的有线网络系统,如此一来,节点就可以将消耗电力较高的工作,交由网关与中央主机负责,将传输量最小化以提高续航力。较低的数据速率也延长了电池寿命和增加了网络的容量。
LoRa联盟曾指出,没有一种技术能够满足所有应用场景,目前现存的Wi-Fi无线网络与低功耗蓝牙都仅适合用于个人装置、在家中室内范围使用,而移动通讯技术则能满足长距离、高流量的需求,但是耗电量相对也高出许多。LoRa虽然数据传输速度较慢,但其省电与通过电池长时间续航的特性,适合用于传感器等物联网装置。
3.LoRa应用
而在应用方面,LoRa的这些技术特点适合于低成本大规模的物联网部署,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、智慧小区等应用领域。
简单概括下:LoRa为低功耗广域物联网技术,具有低功耗、远距离覆盖、低成本的特点;相比国内另一项技术NB而言,具有成本低、功耗低的特点,更适用于场景集中的,如居民抄表、企业传感采集等场景。例如由LoRa基站、LoRa通讯模组以及物联网管理平台构成的锐捷LoRa物联网通讯方案,已在不少水务公司应用比较广泛;而相比较终端密度分散的应用,比如共享单车这些,则需要大量建站,NB会更合适些。
基本上很清晰,PHY出来的I/Q信号交给基带处理,再通过SPI给主控。有个小细节SX1301可以直接识别GPS的timestamp信号,用于基站间的时间同步,毕竟同步是必要的嘛。
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忘记说了,这些都是开源的,在树莓派上跑了一些简单的应用。
整体图
Radio部分细节图
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似乎就这些了,不定期关注这个技术,有兴趣的可以看一下LoRaWAN spec的Class A和Class B部分,基本够用了,实现起来也简单。
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最后再来张图,这个是非常不错的项目。
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一年前做的项目,我主要负责网络,TDMA网络时间同步很难做。