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新兴物联网技术LoRa分析

  随着科学技术的发展,现有的通讯网络已由人与人、人与物、人与物发展为所谓的物联网。近几年来,物联网技术发展迅猛,与之相对应的行业。虽然物联网具有良好的发展前景,但其发展仍面临一些问题。比如连接物联网设备的问题。因特网与移动因特网的传统连接方式(2G、3G、4G等)和Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等以物为基础的Wi-Fi网络不能满足物联网对远距离低功耗连接的要求。由此产生了低功耗广域网络(LPWAN、LowPowerWideAreaNetwork)的应用。

  而LoRa技术是LPWAN领域中发展较快且相对成熟的技术。它可以用于许多垂直行业,包括能源,汽车,物流,农业,商业和制造业等。

  一、LoRa技术概况。

  近几年来,随着物联网技术的兴起,一种低功耗广域物联网(LowPowerWideAreaNetwork简称LPWAN)接入技术应运而生,以满足越来越多远程物联网设备的接入需求。采用星型网络覆盖方式,传输距离远,运行功耗低,运行费用低,适用于数据量较少的应用场景,可实现对数据的实时传输。

  LPWAN通信技术中的LoRa是一种线性调频扩频技术,它不仅降低了通信功耗,而且增加了通信距离,改变了以往在传输距离和功耗问题上的妥协态度。扩频技术的独特性也使得它的通信能力非常大,即使不同扩频序列的终端使用相同的频率也不互相干扰,可以同时接收处理多个节点的数据。该方案利用接收端计的前向接错技术,将冗余信息加入到待传输数据序列中。

  在数据传输过程中,引入错误码元,采用信道冲突检测机制,解决了节点数据并发丢包的问题,大大提高了网络的鲁棒性。

  二、LoRa方面的关键技术。

  由于低功耗、宽覆盖距离,LoRa被广泛应用于物联网开发中。能源效率的提高对于未来可能遍布城市的数十亿传感器来说无疑具有巨大的优势,而且还可能降低运营成本,延长设备的使用寿命。远距离覆盖可以大大降低网络部署成本,且易于管理和监控。这一部分将从以下两个方面分析LoRa技术的低功耗,远距离覆盖性能。

  三、LoRa通信特性。

  一般使用SX1276/77/78收发器作为LoRa的终端,主要应用于LoRa远程调制器中,用于长距离扩频通信,抗干扰能力强。能将电流消耗降到最低。减少它的功率消耗水平。

  追求网络覆盖是终端节点工作的本质,如何在低功耗的条件下实现大覆盖是节约能源的关键。借助于升特公司LoRa专利的调制技术,使用低成本的晶体和材料可以获得超过-148dBm的高灵敏度;而且,高灵敏度与+20dbm功率放大器的集成使这类器件在链路预算方面处于行业领先地位,成为远程传输和高可靠性应用的最佳选择。

  它并没有通过增加传输功率来增加通信距离,相反,它降低了传输功率。由于LoRa具有较低的发射功率,首先是由于它的发射频率低,信号波长较长,在传播过程中产生的衰落较小;其次是由于LoRa采用了扩频技术,能够使信号抗多径、抗衰减,因此对发射功率的要求不高;最后是由于它的终端节点在通信过程中电流较小,接收电流低到10mA,休眠电流也只有200毫A,大大降低了终端节点的能耗水平。确保其可靠持久的使用寿命。

  低功耗广域技术LoRa在低发射功率条件下,实现更宽的传输范围和更远的距离,正是物联网发展所需要的。

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