LoRaWAN优点

导读: 目前,相对于NB-IoT,LoRa是当前最成熟、稳定的窄带物联网通讯技术,其自由组网的私有网络远优于运营商持续不断收费的NB网络,且LoRa一次组网终身不需缴费。但是应用LoRa进行物联网通讯开发难度大、周期长、进入门槛高。

1 长距离

得益于扩频调制和前向纠错码的增益,LoRa取得大约2倍蜂窝技术(手机)的通信距离。长距离的“优秀基因”,使LoRaWAN可以使用star(星型)网络拓扑,相比mesh(网格)具备以下优势。

LoRaWAN优点

2 大容量

物联网的节点特别多,一个LoRaWAN网络能轻松连接上千,甚至上万节点的容量,得益于SX1301基带芯片的特长。

多通道

如下图所示,一片SX1301芯片,包括IF0~IF7,共8通道的LoRa调制解调电路。无线电通道,相当于马路的车道;通道越多,承载能力就倍增。

Semtech官方还有一种FPGA+SX1301的电路方案,典型的设计是8片SX1301集成到一个Gateway中,这样,就具备8×8=64通道。

相信,对于中国人口和建筑物如果稠密的环境,这种8片SX1301网关会大有用武之地。

LoRaWAN优点

扩频正交

因为LoRa是扩频调制技术,不同扩频因子的无线电信号是正交的,这是一个很重要的特性。如下图所示,同一个信道中,扩频因子(Spread Factor)从SF7~SF12(对应速率DR7~DR12)的6个无线电信号,彼此不相冲突。

这样一来,一个SX1301可以构建6×8=48个“虚拟信道”,容量得到更进一步提升。

LoRaWAN优点

LoRaWAN优点

3  ADR技术

有了前面“扩频正交”的基础,再来理解ADR(Adaptive DataRate,速率自适应)就很简单了。

如下图所示,依赖End Nodes和Gateway的距离:越近,End Nodes将采用高速率;越远,End Nodes将采用低速率。

LoRaWAN优点

ADR技术能带来如下好处:

速率和容量

离Gateway近的End Nodes因为采用高速率,可以大大缩短无线电的空中时间,从而给其他End Nodes通信留下宝贵的带宽,即,扩展了网络容量。

更低的能耗

很明显,End Nodes的速率越高,将会更多地休眠,电池寿命也就更长。

轻松扩容

当一个LoRaWAN网络需要增加容量时,通过增加Gateway即可,因为部署更多的Gateway,它附近的End Nodes将会提速,整个网络带宽得到显著提升。

4 安全

无线电天生容易被窃听,安全变得很重要,LoRaWAN是第一个提出双重加密的物联网

应用层:LoRaWAN Server和End Nodes的应用数据,由AppSKey进行128ASE加密和解密,即使网络操作员也无法窃听应用数据。

网络层:LoRaWAN Server和End Nodes的通信帧,由NwkSKey进行128ASE加密和解密,它主要用于信息完整性校验和防止“伪节点”攻击。

5 低功耗

在mesh网络(如ZigBee)和蜂窝网络(如手机每1.5秒与网络同步),都有唤醒同步的机制,即间歇性侦听,是否有数据帧到来;这将消耗额外的电能。

LoRaWAN的End Nodes Class A(应用最广)是异步通信,即,仅当它需要发送数据时,才发起通信。异步通信,比同步通信,省去了唤醒侦听的电能。

6 一网络多网关

在LoRaWAN网络中,一个End Node的发送数据帧可以被多个Gateway接收,再转发给LoRaWAN Server。这样做的好处是,Server可以选择最佳(信号强度最大)的Gateway回复,并调整ADR。如果是移动的Node,从一个Gateway漫游到另一个Gateway,因为是同一个Server在管理,免除了复杂的移交工作,这给“定位”(如资产跟踪)提供更多的便利。

7 三类终端

LoRaWAN协议定义了三类终端,这样做的好处是,用户可以根据:应用场景、节能需求和唤醒时延,灵活地选择最佳的种类。更难得的是:协议允许End Nodes在运行中根据需要,进行Class A和B的切换。

类别

应用实体

优点

缺点

Class A电池供电传感器最佳节能Server无法唤醒End NodeClass B电池供电执行器节能并唤醒时延可控复杂,实现代价大Class C市电供电执行器随时唤醒通信耗能大8 低成本

因为semtech公开了Gateway和End Nodes的硬软件设计,这极大地降低了开发成本。借用Brooks大师(经典名著《人月神话》的作者)的名言—-“复用技术,是降低错误,提高生产力的最佳途径”。

LoRaWAN工作在ISM免费频段,没有频段税费,让人们低成本部署一个私有物联网成为可能。

LoRaWAN优点

目前,相对于NB-IoT,LoRa是当前最成熟、稳定的窄带物联网通讯技术,其自由组网的私有网络远优于运营商持续不断收费的NB网络,且LoRa一次组网终身不需缴费。但是应用LoRa进行物联网通讯开发难度大、周期长、进入门槛高。据了解,为降低物联网行业创业者进入门槛,协成智慧提供了一整套成熟LoRaWAN源代码+LoRa Gateway网关定制方案,极大缩减了创业者在物联网链路调通上所耗费的半年周期与巨额开发代价,便于快速切入物联网具体应用,打造属于自己的独立物联网运营品牌。

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  • 彭懿
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    在接收信号灵敏度上,LoRa与其它通信技术相比有优势吗?

    • LPWA应用站长

      LoRa接收灵敏度达到了惊人的-148dbm,与业界其他先进水平的sub-GHz芯片相比,最高的接收灵敏度改善了20db以上,这确保了网络连接可靠性。高达157db的链路预算使其通信距离可达15公里(与环境有关)。其接收电流仅10mA,睡眠电流200nA,这大大延迟了电池的使用寿命。

  • Gavin
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    如果采用一对多的问答轮训方式,必须一片1278对10个1278,不考虑访问的速度,有什么不妥么 ?