關于LoRa模塊的十個問答
物联网通信技术中的LoRa已经在国内外得到广泛应用,业内人对LoRa并不陌生。然而,也有一些人对于LoRa?椴⒉涣私。计讯小编整理了LoRa的一些问答。
1:LoRa是什麽?
LoRa是Long Range(长距离)的简称,是一种长距离、低功耗无线通信技术。2009年法国公司Cycleo设计出一种优异的扩频通信算法,后来,该公司被美国semtech公司收购,后者于2013年推出LoRa芯片。目前,semtech公司是LoRa芯片唯一供应商。
2:LoRaWAN是什麽?
LoRaWAN是LoRa Wide Area Network(LoRa广域网)的简称,是基于LoRa技术的一种通信协议。它主要包括三个层次的通信实体:LoRa终端、LoRa网关和LoRa服务器。
LoRaWAN是一个较庞大的体系结构,支持CLASS A / B / C三种终端,使用LoRa MAC协议为网关和终端提供防冲突通信和同步机制,有4种服务器角色,分别担任:网络连接、应用管理、接入控制和用户数据。它的层次关系如下:
3:LoRa有什麽優點?
最大的優點是長距離傳輸,采用擴頻增益,它的傳輸距離約FSK的3倍;其次是低功耗,盡管它通信距離空曠能達到5km,仍保持良好的節能特性;再次,它工作在免費ISM頻段,這爲普通民衆使用該無線網絡打開了一道便捷之門,極大降低網絡鋪設成本。
4:LoRa有哪些缺點?
第一個缺點,傳輸速率低,因爲擴頻調制後的通信帶寬窄,一般只適合傳感器網絡;第二個缺點,硬件價格高,推出市場的時間不長,沒有大規模應用,成本沒有被攤薄;第三個缺點,LoRaWAN核心技術(通信協議和算法)需要繳納會費才能獲。@提高了研發成本和難度。
5:LoRa與常見無線技術的區別?
確實,我們身邊的無線技術已經很多了:3G/4G、WiFi、藍牙和ZigBee,爲什麽還需要LoRa這種無線技術呢?其實,每種無線技術都只能適應特定通信場景,需要配合使用才能構建高效率、低成本的網絡。
打個比方,現代化的軍事組織,單兵武器都是配合使用,才能達到最佳火力配制。
6:LoRa的競爭對手有哪些?
在LPWAN(Low Power Wide Area Network,低功耗广域网)有代表性的3种技术是:LoRa、Sigfox和LTE-M(包括NB-IoT)。它们技术参数对比如下:
7:LoRa爲什麽能傳輸得更遠?
無線通信的距離受很多因素的影響,包括:衰減、損耗、噪聲、大氣吸收、多徑和折射。長期以來,要延長通信距離,最直接的手段是增大發射功率,即提高Eb/N0(每位信號能量與每赫茲噪聲功率密度的比值),這種方式不能滿足低功耗的要求。
後來人們發現,擴頻技術可以得到如下收益:從各種類型的噪聲和多徑失真中獲得免疫性;得到信噪比的增益。換句話說,使用擴頻通信抗幹擾性更強,通信距離更遠,LoRa的長距離源自此處。
LoRa擴頻調制的示意圖如下所示,用戶數據的原始信號與擴展編碼位流進行XOR(異或)運算,生成發送信號流,這種調制帶來的影響是傳輸信號的帶寬有顯著增加(擴展了頻譜)。
8:SX1276/8和SX1301是什麽?
SX1276/8是semtech公司推出的LoRa終端芯片,單信道,前者面向歐美市場(支持862~1020MHz),後者面向中國市場(不支持支持862~1020MHz)。從硬件設計,到軟件驅動,都開源設計,用戶可以免費下載。
SX1301是semtech公司推出的LoRa网关芯片,8个LoRa信道,1个FSK信道,可以看成是FPGA+8路LoRa调制解调器。该芯片是semtech的核心利益块,从数据手册,到硬件参数,到软件驱动,到协议算法,都不公开;仅当用户缴纳付费,成为LoRa Alliance的会员,才能获得相关资料和技术。
SX1301的體系結構如下圖所示,有2個前端芯片SX1255/7處理信號,推薦GPS提供精確時鍾,通過SPI與MCU連接。
9:LoRa網關一定是LoRaWAN+SX1301嗎?
從廣義上講,網關是連接2個不同網絡的設備。如果一個設備,它能將LoRa無線網絡和Internet連接起來,它就是一個LoRa網關。
根據應用場合不同,LoRa網關至少可以分爲:便攜式,輕量級,區域級,電信級;前2者,容納的LoRa節點較少,通信帶寬較低,LoRa網關可以使用SX1276/8;後2者需要SX1301,甚至多片SX1301。
如果網關和終端都使用一家公司的,私有協議可以工作;當然,要連接不同廠家的LoRa設備,甚至國際化,那就需要遵循LoRaWAN協議。
10:LoRa前景如何?
要預判一個年青(才3年)的物聯網技術前景是很難的,除了技術外,有商業模式,有政治因素(保證基礎數據安全和帶動本國就業等)。我們試著把LoRa在國際和國內的競爭對手比較下,可能聰明的您就能看到它的前景。
图1 国际
图2 国内