使用 LoRa 进行低速率、长距离物联网应用开发

设计人员可以使用各种各样的无线技术将产品连接到物联网 (IoT)。每种技术适用于不同的应用,需要设计人员仔细考虑作用距离和数据速率、成本、功耗、体积和外形等因素。本文将介绍 LoRa 协议,比较其相对其他协议的优势,并介绍几种产品和开发工具包,让工程师们快速开发出基于 LoRa 的系统。无线物联网折衷考量每种无线技术都有其强弱点。例如,标准 Wi-Fi 可以高速传输大量数据,但作用距离有限。蜂窝网...了解详情

一文了解LoRa与LoRaWAN差异及市场前景

总体介绍随着物联网技术的飞速发展,NB-IoT、LoRa、SigFox等技术名词时不时出现在我们的视野中,对普通读者或者刚刚接触物联网领域的人来说,在一大堆名词面前可能会混淆。本文资本论将针对LoRa和LoRaWN做细致的介绍与比较。总体而言,LoRa仅包含链路层协议,并且非常适用于节点间的P2P通信;同时,LoRa模块也比LoRaWAN便宜一点;LoRaWAN也包含网络层,因此可以将信息发送到任...了解详情

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...了解详情

LoRa调制技术究竟给我们带来了哪些突破?

LoRa是一种专用于无线电扩频调制解调的技术,它与其他如FSK(频移键控)、GMSK(高斯最小频移键控)、BPSK(二进制相移键控)及其派生的调制方案形成明显的对比。它融合了数字扩频、数字信号处理和前向纠错编码技术,拥有前所未有的性能。此前,只有一些军事通讯系统中才会融合这些技术,而随着LoRa的引入,嵌入式无线通信领域的局面发生了彻底的改变。前向纠错编码技术是给待传输数据序列中增加了一些冗余信息...了解详情

图文介绍LoRa技术特点和系统架构

一 技术特点1、LoR2013年8月,美国升特公司(Semtech)向业界发布了一种新型的Sub-1GHz频段的扩频通信芯片,最高接收灵敏度可达-148dBm,主攻远距离低功耗的物联网无线通信市场。该技术主要工作在全球各地的ISM免费频段(即非授权频段),包括主要的433、470、868、915MHz等。与其他传统的Sub-1GHz芯片相比,LoRa芯片最高接收灵敏度提高20~25dB,体现在应用上就是拥有5~8倍传输距离的提升。LoRa技术本质上是扩频调制技术,同时结合了数字信号处理和前向纠错编码技术。此前,扩频调制技术具有长通信距离和高鲁棒特性,在军事和空间通信领域已经应用了几十年,而LoRa的意义在于首先利用扩频技术为工业产品和民用产品提供低成本的无线通信解决方案。前向纠错编码技术是给待传输数据序列中增加一些冗余信息,数据在传输进程中注入的错误码元在接收端就会被及时纠正。前向纠错编码技术可以减少数据包需要重发的需求,而且在解决由多径衰落引发的突发性误码中表现良好。一旦数据包分组建立起来,并注入前向纠错编码以保障可靠性,这些数据包就将被送到数字扩频调制器中。这一调制器将分组数据包中每一比特时间划分为众多码片,而LoRa调制码片的可配置范围为64~4 096码片/比特。通过使用高扩频因子,LoRa可将小容量数据通过大范围的无线电频谱传输出去。当用户通过频谱分析仪测量时,这些数据看上去像噪音,但区别在于噪音是不相关的,而数据具有相关性。基于这点,数据可以从噪音中提取出来。扩频因子越高,越多的数据可从噪音中提取出来,接收灵敏度就可以达到更高。因此LoRa芯片的接收灵敏度最高可达-148dBm,在20dBm的发射功率下,LoRa调制的链路预算可达168dB。2、LoRaWAN在传统的广域连接应用中,主要借助电信运营商提供的蜂窝网络进行连接,工业、能源、交通、物流等各行业广泛采用蜂窝网络实现互联。但仍有大量的设备应用是现有蜂窝网络技术无法满足的,比如水、电、气、热等计量表,市政管网、路灯、垃圾站点等公用设施,大面积畜牧养殖和农业灌溉,广泛布局且环境恶劣的气象、水文、矿井、山体数据采集,以及偏僻的户外作业等。这些类型终端若采用现有运营商蜂窝网络进行联网,可能遇到如下问题。1、信号覆盖不足:很多设备布局在人口稀少或环境复杂的区域,运营商网络覆盖盲区或信号强度不足,难以保障数据的稳定传输。2、功耗高:大量设备需要电池供电,若采用蜂窝网络则需频繁更换电池,这在很多恶劣环境下很难实现。3、费效比低:设备单次传输数据量极小,而且传输频次很低。目前蜂窝网络为高带宽设计,采用蜂窝网络要占用网络和码号资源,还会产生包月流量费用。基于以上原因,低功耗广域网技术(Low Power Wide Area Network,LPWAN)成为弥补物联网网络层短板的最佳选择。2015年3月,由Semtech牵头成立了LoRa Alliance(以下简称LoRa联盟),联盟是一个开放的非盈利性组织,目的在于加速LoRa技术全球商用化,主要发起成员还包括美国IBM、Cisco、法国Actility、荷兰皇家电信、瑞士电信等知名企业。联盟发布的LoRaWAN协议将LPWAN分成了三部分,包括节点应用、通信服务(模组和基站供应商)、云服务,数据传输过程中的通信层包括两级加密,数据通信更为安全。截止到2016年10月,联盟成员数量高达400多家,其中国家级的运营商有27家,新增运营商有法国Proximus、英国Orange、美国Comcast、日本软银、韩国SK电信、印度TATA电信等。同时,LoRa的产业链中还包括大量终端硬件厂商、模块网关厂商、软件厂商、系统集成商等,构成了完整的LoRa生态系统,大大促进LoRa技术的快速发展与生态繁盛。二 系统架构1、网络架构目前,基于L oRa技术的网络层协议主要是LoRaWAN,也有少量的非LoRaWAN协议,但是通信系统网络都是星状网架构,以及在此基础上的简化和改进。主要包括以下3种。(1)点对点通信。一点对一点通信,多见于早期的LoRa技术,A点发起,B点接收,可以回复也可以不回复确认,多组之间的频点建议分开,如图1所示。单纯利用LoRa调制灵敏度高的特性,目前主要针对特定应用和试验性质的项目。优点在于最简单,缺点在于不存在组网。图1 点对点通信(2)星状网轮询。一点对多点通信,N个从节点轮流与中心点通信,从节点上传,等待中心点收到后返回确认,然后下一个节点再开始上传,直到所有N个节点全部完成,一个循环周期结束,如图2所示。该结构本质上还属于点对点通信,但是加入了分时处理,N个从节点之间的频点可以分开,也可重复使用。优势在于单项目成本低,不足之处是仅适合从节点数量不大和网络实时性要求不高的应用。图2 星状网轮询(3)星状网并发。如图3所示,一点对多点通信,多个从节点可同时与中心点通信,从节点可随机上报数据,节点可以根据外界环境和信道阻塞自动采取跳频和速率自适应技术,逻辑上网关可以接收不同速率和不同频点的信号组合,物理上网关可以同时接收8路、16路、32路甚至更多路数据,减少了大量节点上行时冲突的概率。该系统具有极大的延拓性,可单独建网,可交叉组网,LoRa领域内目前主要指的是LoRaWAN技术。图3 星状网并发2、系统组成点对点通信和星状网轮询的系统组成比较简单,两端都是节点,分为主从。在主节点收到从节点上行数据后会发下行确认帧给从节点,然后从节点进入休眠,工作模式比较简单。这里主要对LoRaWAN星状网并发结构进行展开说明,LoRaWAN系统主要分为三部分:节点/终端、网关/基站,以及服务器,如图4所示。图4 LoRaWAN系统架构示意图节点/终端(Node):LoRa节点,代表了海量的各类传感应用,在LoRaWAN协议里被分为Class A、Class B和Class C三类不同的工作模式。Class A工作模式下节点主动上报,平时休眠,只有在固定的窗口期才能接收网关下行数据。Class A的优势是功耗极低,比非LoRaWAN的LoRa节点功耗更低,比如针对水表应用的10年以上工作寿命通常就是基于Class A实现的。ClassB模式是固定周期时间同步,在固定周期内可以随机确定窗口期接收网关下行数据,兼顾实时性和低功耗,特点是对时间同步要求很高。Class C模式是常发常收模式,节点不考虑功耗,随时可以接收网关下行数据,实时性最好,适合不考虑功耗或需要大量下行数据控制的应用,比如智能电表或智能路灯控制。网关/基站(Gateway):网关是建设LoRaWAN网络的关键设备,目的是缓解海量节点数据上报所引发的并发冲突。主要特点如下:1)兼容性强,所有符合LoRaWAN协议的应用都可以接入;2)接入灵活,单网关可接入几十到几万个节点,节点随机入网,数目可延拓;3)并发性强,网关最少可支持8频点,同时随机8路数据并发,频点可扩展;4)可实现全双工通信,上下行并发不冲突,实效性强;5)灵敏度高,同速率下比非LoRaWAN设备的灵敏度更高;6)网络拓扑简单,星状网络可靠性更高,功耗更低;7)网络建设成本和运营成本很低。服务器(Server):负责LoRaWAN系统的管理和数据解析,主要的控制指令都由服务器端下达。根据不同的功能,分为:网络服务器(Network Server)与网关通信实现LoRaWAN数据包的解析及下行数据打包,与应用服务器通信生成网络地址和ID等密钥;应用服务器(Application Server)负责负载数据的加密和解密,以及部分密钥的生成;客户服务器(Client Server)是用户开发的基于B/S或C/S架构的服务器,主要处理具体的应用业务和数据呈现。LoRaWAN系统的优势包括:覆盖范围广,节省网络优化和施工成本,减少现场施工复杂度;服务器端鉴权可实现交叉覆盖,减少覆盖盲点;服务器端统筹管理,提高信道利用率,增加系统容量; 网关多路并发减少冲突,支持节点跳频,增加系统容量;节点速率自适应(Adaptive Data Rate)降低功耗和并发冲突,增加容量;安全性高,两级AES-128(Advanced Encryption Standard-128)数据加密;星状网络结构提高鲁棒性;LoRaWAN协议标准化。三、展望未来LoRaWAN的未来非常值得期待,短期可预见的是基于LoRaWAN的定位技术。2016年,Semtech宣布了LoRaWAN支持定位的应用,目前有少量企业从事利用RSSI为基础附加参数修正的定位研究,但精度都不高。而基于Time Difference of Arrival(TDOA)的多LoRaWAN基站测量定位技术更具有商用化前景,理论精度可达50m以内,实用性更高。依照普通LoRaWAN节点平均休眠电流3μA、时间同步、无需增加其他定位芯片的特性,LoRaWAN完全有希望大规模代替现有的某些定位技术。较远的距离+低功耗+低成本+可室内室外定位的组合,是LoRaWAN有别于其他定位技术的优势。2016年是窄带物联网技术国内商用化元年,未来对LoRaWAN会形成一定挑战和竞争,而LoRa相对窄带物联技术已有成熟商用案例。窄带物联技术拥有运营商的强力支持,但LoRaWAN不会被轻易取代,具有某些方面的先天优势。LoRaWAN允许企业搭建属于自己的私有网络,很多企业并不愿意把私有数据给别人,所以在投入成本可接受的情况下,企业宁愿部署自己的私有网络并独立运营,私有网络的诱惑力巨大。物联网技术的发展日新月异,每种技术路线都有其优势领域和不足之处,未来的技术接受程度如何,关键还是要靠市场来进行选择,但最终受益的肯定是整个产业链和用户。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。了解详情

LoRa协议下的业务模式介绍

在低功耗广域网(LPWAN)或窄带物联网应用领域里,LoRa技术无疑是的最热门的技术之一。伴随着物联网的低功耗广域连接需求的发展,LoRa技术也给中国物联网市场带来了新的机遇。由于LoRa的开放性和灵活性,在市场应用上形成了各种各样的业务模式。小编就从LoRa协议的角度来看下LoRa市场的一些业务模式。LoRa协议LoRa™ (Long Range,远距离)是一种调制技术,与同类技术相比,提供更远...了解详情

NB-IoT火热背后,窥探嵌入式设计内幕

来自沃达丰全球的市场调研显示,全球17个国家,1096企业高管的访谈的结果是三大趋势明显:1、越来越多的企业部署IoT业务,今年60%的企业正在使用或即将部署IoT业务,前三年的数据是12%,22%,36%,几乎每年翻一番;2、越来越多的企业将预算放到IoT,今年24%的企业被用于投资IoT业务,这与云、移动通信和大数据都相关。3、越来越多的企业从IoT业务中获得投资回报,63%的企业部署IoT获...了解详情

3分钟看懂LoRa与NB-IoT在智慧城市领域的应用

随着物联网技术的不断成熟,物联网的不断商用,行业巨头纷纷花大手笔进行物联网建设,抢占物联网市场。这个让中国移动花下395亿的NB-IoT是什么,在智慧城市领域中发挥怎样的作用?中瑞思创作为全球领先的商业智能方案提供商,在物联网智慧城市领域有一定建树,在此,向大家介绍LoRa、NB-IoT在智慧城市领域的具体应用!智慧城市技术架构首先,我们整理一下物联网架构。物联网(Internet of things,IOT),主要的结构有三层:感知层、网络层、应用层。一、感知层(信息获取层),即利用 RFID、传感器等随时随地获取物体的信息;二、网络层(信息传输层),通过各种电信网络与互联网的融合,将物体的信息实时准确地传递出去;三、应用层(信息处理层),把感知层得到的信息进行处理,实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等实际应用。其中LoRa、NB-IoT均属于物联网网络层技术范畴,是最有发展前景的两个低功耗广域网通信技术。低功耗广域网(Low Power Wide Area Network,LPWAN),是一种可以实现低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网通信技术,其最大的特点是实现了远距离、低功耗。LPWAN可分为两类:一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术;另一类是工作于授权频谱下,3GPP支持的2G/3G/4G蜂窝通信技术,比如NB-IoT、EC-GSM、LTE Cat-m等。注:3GPP:《第三代伙伴计划协议》蜂窝通信技术,又称移动通信技术LoRa VS NB-IoTLoRa、NB-IoT是目前最有发展前景的两个低功耗广域网通信技术,都可以实现物联网无线传输中的远距离、低功耗要求,在智慧城市应用中,他们的具体区别是什么?LoRa(Long Range)是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。LoRa网络主要由终端(可内置LoRa模块)、网关(或称基站)、Server和云四部分组成,应用数据可双向传输。NB-IOT(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT,又称窄带物联网),是由3GPP标准化组织定义的一种技术标准,是一种专为物联网设计的窄带射频技术。LoRa 、NB-IoT参数对比NB-IOTLoRa技术特点蜂窝线性扩频网络部署与现有蜂窝基站复用独立建网频段运营商频段150MHz到1GHz传输距离远距离远距离(1-20km)速率连接数量200k/cell200-300k/hub终端电池工作时间约10年约10年成本模块5-10$模块约5$总而言之,LoRa、NB-IoT最大的区别在于频段,服务质量和成本。简单地说,LoRa工作在1GHz以下的非授权频段,故在应用时不需要额外付费。NB-IoT和蜂窝通信使用1GHz以下的授权频段,但能保证服务质量。这两者并不能说哪一种技术比较好,只能说有各自不同的适用场景。应用场景LoRa、NB-IoT两种技术具有不同的技术和商业特性,所以在应用场景方面会有不同。下面将通过中瑞思创的具体应用实例来分析LoRa和NB-IoT 各自适合的应用场景。A:智能井盖管理方案中瑞思创在G20期间的地下管建安保方案获得了物联网界的好评,同时也不断优化智能井盖管理相关方案。智能井盖管理方案最主要的需求是:高速率的数据传输、频繁的通信和低延迟。窨井井盖管理部门需要对井盖网络进行实时监控以便发现隐患时及时处理,且井盖监测标签一般安装在人口密集的地区的固定位置,所以对于运营商布网也较为容易。对于智能井盖管理方案这种对于通信质量高要求的应用场景,NB-IoT更适合。B:园林绿化智能监测中瑞思创也有很多LoRa应用案例,比如园林绿化智能检测、城市部件姿态管理、智能排水监测、低洼积水智能化监测等。园林绿化智能监测方案最主要的需求是:低功耗、低成本。对于园林绿化管理部门而言,管控范围广,对于信息传输的速率、频率、延迟率等要求没有智能井盖高,但是对于通信技术的功耗方面需要很好地把控。LoRa十分适用于这样的场景。了解详情

采用LORA 技术设计物联网应用

各种无线技术的产品连接到物联网(IoT)。每种技术适合不同的应用,需要设计人员仔细考虑因素,如距离和数据传输速率,成本,功耗,体积和外形。本文将介绍的LoRa协议,其优势比其他协议,并讨论多项产品和开发工具包,使工程师可以快速上手开发基于LoRa系统。无线物联网权衡考虑因素每个无线技术既有长处和短处。标准的Wi-Fi,例如,可以传输大量高速数据的,但它有一个有限的范围内。蜂窝网络结合高速和长距离,...了解详情

LoRa网络中的传感终端

物联网的应用中少不了传感器,有各种各样不同类型的传感器,广泛应用于各个行业中的电子产品或终端上。物联网传感器市场规模有多大,下面是市场调研机构对物联网传感器市场的预测Markets and Markets预测,到2022年物联网传感器市场(传感器主要有压力、温度、湿度、磁力计、加速度计、陀螺仪、惯性、图像等)将达384.1亿美元,2016年至2022年之间的复合年增长率为42.08%。推动物联网...了解详情

LoRa联盟:LoRaWAN安全性若干问答

在互联网和物联网的世界,安全始终是人们最为关心的问题之一。LPWAN领域发展较为成熟的LoRaWAN在安全性方面有特殊的考虑和设定,以下是安全方面的若干问题与解答。1、LoRaWAN安全机制怎么进行说明的?所有的安全机制在LoRa的协议中有具体说明,目前LoRaWAN标准协议1.0和1.0.2已通过官方渠道发布,可以下载。1.1还在修订中。2、LoRa的安全机制是如何保证LoRaWAN网络的安全操...了解详情

31个深度问答,揭开LoRa背后那些事儿

LoRa 是LPWAN通信技术中的一种,是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式,为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统,进而扩展传感网络。目前,LoRa 主要在全球免费频段运行,包括433、868、915 MHz等。再深入了解LoRa之前,我们先从LoRa联盟最新白皮书开始,聊聊LoRa那些...了解详情

LoRaWAN的起源和网络架构

LoRaWAN的起源LoRaWAN缘何而来?都解决了什么问题?LoRaWAN是一种低功耗广域网规范,基于MAC层定义,面向物联网应用。该规范主要使用LoRa调制解调支持大多数的物联网应用。Semtech、Actility和IBM Research在苏黎共同制定了物联网的规范。自2014年以来,这几家公司合作设计了LoRaMAC,一个解决了物联网市场安全、能源效率、漫游和配置入网(onboarding)挑战的规范。2015年2月,LoRa联盟成立于巴塞罗那移动世界大会。 LoRaMAC被重新命名为“LoRaWAN”,成为LoRa联盟成员的规范。所有成员现在通过联盟技术委员会对本规范作出贡献。LoRaWAN 1.0规范可以从LoRa联盟网站下载,www.lora-alliance.orgLoRaWAN规范解决了广阔的物联网市场所带来的挑战,其特性包括:双向性:任何的LPWA技术提供完全双向通信是关键的;任何设备都能够向网络报告(称为UpLink消息),还可以由网络(称为DownLink消息)来控制。 这在许多方面是有意义的,例如设备的配置入网(onboarding)、网络管理和许多需要用到应答(Acknowledgement )或设备执行机构的其他应用。安全性:分析师预估到2020年将会有数十亿的连接设备,保护物联网用户的安全是至关重要的。 LoRaWAN使用与金融行业类似的智能密钥生成机制,提供数据认证以及端到端有效载荷的加密。易于调试:如果今后要将数十亿台设备连接到网络,其配置入网(on‐boarding)的过程应该是无缝的,不需要考虑SIM卡的分发。地理定位:许多物联网应用需要设备位置跟踪。 LoRaWAN使用免GPS的地理定位功能,以合理的成本无缝地规划网络内外的设备漫游。可扩展性:这也是关键。可从数千的终端设备开始部署新的网络;但是,当需要更大容量时,可以增加基础设施最终连接数百万甚至数十亿个终端设备。标准化:通过LoRa联盟,广泛的生态系统合作伙伴都使用相同的标准来创建网络。最新版本的LoRaWAN可以从LoRaAlliance网站www.lora-alliance.org下载。关于LoRaWAN网络架构LoRaWAN网络架构图终端节点在上面的LoRaWAN网络架构图中,终端节点是在最左边,异步地广播数据包到网络。 遵循Aloha网络规范,保证终端设备可以将大部分时间处于空闲模式,功耗少于1uA。 这种方法可确保在小型电池上的应用可以实现10至15年的使用寿命。因为低功耗,LoRaWAN网络是Aloha介质访问网络规范最适合的技术选择,广域网络主要工作在ISM频段。 在免授权频段中,介质质量和可访问性不能被保证,这意味着任何类型的时隙多址技术都将会面临信道可用性问题。 时分多址,需要设备同步,可能会在终端设备上造成很大的成本,并且与LPWA中的一些用例不兼容。集中器/网关通过终端节点广播的数据包将会被网络中的一个或多个网关接受到。网关有一个多信道和多数据速率的射频嵌入式设备,可以扫描和检测任意活动信道上的数据包并对其进行解调。网关是到核心网络简单的通信通道,而且它们通常没有内置的智能处理。 这有两个主要优点:网关是由非常简单的、便宜的硬件组成不需要从单元到单元的漫游。 终端节点广播其数据包,不需要考虑哪个网关会接收它们,并且多个网关可以接收数据包,而对其能量消耗没有任何的影响。 不需要切换过程或同步。回程网关通常需要一个以太网的回程。不过,目前的一些部署使用了2G、3G或4G作为回程。 例如,在LoRaWAN生态圈里的一些公司还提出了一种替代的解决方案,在没有蜂窝网络信号覆盖的地方,使用了卫星作为回程。网络服务器核心网络是LoRaWAN系统的重要部分。 它承载所有需需的智能来管理网络并将数据分发到其他服务器。 一些功能包括:消息合并:来自多个网关相同数据包的多个副本被转发到网络服务器。 网络服务器记录这些数据包,分析数据包的接收质量,并通知网络控制器。路由:对于下行链路,网络服务器决定到终端节点的最佳路由。 通常,这个决定是基于先前传送数据包的链路质量指示,从接受的信号强度指示(Received Signal Strength Indication,RSSI)和信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)计算出来。网络控制:链路质量还有助于为某个终端节点决定最相关的通信速度或扩频因子。 这就是我们所说的ADR(Adaptive Data Rate),或自适应数据速率策略,这由网络控制器来处理。网络和网关监控:网关通常通过加密的IP链路连接到网络服务器。 网络通常包含网关管理和监控接口,允许网络提供商管理网关,处理故障情况,监控告警和其他一些功能。此外,核心网络还与其他服务器进行通信,组织漫游,连接到客户的应用服务器等等。应用服务器LoRaWAN协议支持不同类型的网络。 一些网络提供商也是应用提供商。 因此,在LoRaWAN网络架构图图中最右侧的应用服务器可以与网络服务器分别托管或与网络服务器集成在一起托管。LoRaWAN的配置入网(on‐boarding,或称为设备上载)方案已准备好支持这种“多租户网络”场景,许多不同的应用供应商提供了异构的应用。了解详情

LoRaWAN相比LoRa私有协议应用的优势

很多应用用上了LoRa技术的芯片,但没有使用LoRaWAN网络协议。有些是因为应用点数少、规模小,用LoRaWAN网络成本高。有些是因为LoRaWAN技术门槛高,短期掌握不了,遂退而求其次。但是,在未来随着物联网的规模不断扩大、应用越来越广泛,接入的监测点和控制点越来越多,使用LoRaWAN将是大势所趋。LoRa是物理层传输技术,典型特点是距离远、功耗低。速率相对较低。LoRa对应的产品就是收发器...了解详情

LoRa快速全面入门

物联网应用中的无线技术有多种,可组成局域网或广域网。组成局域网的无线技术主要有2.4GHz的WiFi,蓝牙、Zigbee等,组成广域网的无线技术主要有2G/3G/4G等。这些无线技术,优缺点非常明显,可如下图总结。在低功耗广域网(Low Power Wide Area Network, LPWAN)产生之前,似乎远距离和低功耗两者之间只能二选一。当采用LPWAN技术之后,设计人员可做到两者都兼顾,...了解详情

用于物联网无线传感器网络的低功耗长距离无线技术

低功耗广域网 (LPWAN) 已出现很长时间,但对物联网 (IoT) 低成本连接及功耗和成本改进的需求正引发对 LPWAN 越来越多的关注。 硅技术的改进已极大降低了功耗,可用于电池供电型无线传感器节点。 这些节点利用次 GHz 非调节式无线电频段进行长距离连接,比调节式蜂窝频带更具成本效益。然而,推广这些 LPWAN 网络需要其自身的基础设施,后者至今仍然进展缓慢。 但如今已到了一个转折点。 使...了解详情

唯传LoRa网关路由器测试结果惊人,稳定传输可达21.5公里

近日,唯传科技应客户需求,对GW500网关路由器(城市级)进行了长距离测试。因客户所处区域在戈壁滩上,准备在20 公里范围内安装1200个探测设备,选用基站进行远距离数据监测和传输。考虑到客户实际需求,唯传决定在深圳区域寻找大范围空旷地带模拟客户需求环境进行现场测试。此前半年,唯传也已经多次进行LoRa最大空空通讯距离的测试,测试结果得到了Semtech公司的高度认可。7月29日,唯传公司将GW5000网关路由器部署在南山高山上空旷的观景台,此处海拔约287米。节点随车在广深沿江高速上从前海往东莞虎门方向移动进行空空地距离测试。Semtech公司称:在最佳环境下,LoRa的最大空空通信距离可达15公里。这次测试中,唯传的测试使用LoRaWAN的参数(带宽=125kHz,编码率=4/5,扩频因子=12,约300bps),因为470M频段有使用限制,网关发射功率选择17dBm。图为唯传公司研发的GW5000网关路由器(城市级)1、测试地区概貌如图所示,本次LoRa空空平行可视距离测试区域的概貌。首先将发射模块放置在起点位置,在平行可视距离范围内,测试人员坐车从前海向宝安西乡出发,分别在坪洲新村附近(8.5公里)、福永码头附近(15.1公里)、广深沿江高速S3(21.5公里)、东宝河大桥(31.5公里)等进行通讯测试。测试起点位于深圳南山的观景台上,其他测试点和起点之间很空旷,有少量建筑物。测试人员从南山观景台出发,走广深沿江高速往虎门方向进行测试2、测试方法我们使用公司研发的无线通信模块。网关和节点的通信数据为LoRaWAN的数据,节点入网时候是23个字节,正常通信时是13个字节,设置节点LoRaWAN确认信息为true,入网后每隔5秒发送一个数据包,节点收到确认帧后,红色LED闪烁,同时还接串口线,查看当时收到数据包的信号强度;网关使用8dBm的天线,频率476.5M,发射功率设置17dBm。我们把发射器放置在南山观景台上。如下图所示,拿接收器沿广深沿江高速朝西乡方向前行,通过接口观看设备的数据,可以看出有没有接收到数据。测试人员手拿接收器来查看信号强度3、测试结果坪洲新村附近(8.5公里):此时,接收模块的测试人员随车前行,离发射的南山观景台约8.5公里。网关、节点正常收发,接收成功率高,信号稳定,无丢包,中间穿过路基旁边低矮的树丛等障碍物时,不影响任何接收信号。福永码头附近(15.1公里):此时,接收模块的测试人员离发射观景台约15.1公里,在实际环境中,与Semtech公司所称LoRa的最大空空通信距离接近,和理论值基本接近。这时,网关、节点正常收发,非常稳定。广深沿江高速S3(21.5公里):此时,接收模块的测试人员离发射观景台已经很远,超出LoRa理论最大空空通讯距离,网关、节点偶有丢包。因客户所在环境很空旷,无障碍物,不会对人类生活区造成影响,按照客户需求提高网关的发射功率到20dBm,则无丢包。东宝河大桥(31.5公里):为了测试LoRa最远信号距离,测试人员继续前行,直到离发射观景台约31.5公里,进入东莞地区,丢包严重。此时,将发射功率调整到27dBm后,继续测试,偶尔仍能收到通信数据。工作人员沿途选取不同距离进行数据传输稳定性测试4、测试总结通过此次测试,首先证明了LoRa无线超长的通信距离,这对于物联网建设将是一个很大的应用场景。其次,唯传公司产品已接近LoRa的最大空空通信距离,在无障碍物的最佳环境下,发射功率为17dBm时,可达15公里;发射功率为20dBm时,可达20公里,进一步验证了LoRa技术的优势。了解详情

基于LoRaWAN的物联网生态系统介绍

什么是LoRaWANLoRaWAN是众多低功率广域网LPWAN, Low Power Wide Area Network) 规范中的其中一种,它的设计目标是能够让以电池供电的装置可以部署在较广域的网络中(原文是区域级-regional, 国家级-national 或 全球级-global)。因此,注重的点是「远距离、低功耗」这类应用需求。LoRaWAN网络架构的特点采用星型网络拓扑(Star topology),终端点的通讯是双向的(bi-directional):即数据可收可发,LoRaWAN 资料传输率可以从 0.3 kbps 到 150 kbps(与距离成反比,且在未来还有进一步提升空间)。LoRa三种终端装置的 ClassLoRaWAN 将终端装置 (end-point devices) 区分为 A, B, C 三类 (classes),各自能运用远距离通信的不同需求 (有些要求很省电、有些需要很即时)。这里先说明一下 uplink 与 downlink 的意思:uplink transmission (上行传输):终端装置传给服务器downlink transmission (下行传输):服务器传给终端装置。Class A可双向通讯的终端装置(bi-directional end-devices),每个装置的uplink transmission 之后接有两个短暂的 downlink receive windows 用于需要以最低功耗操作的终端装置。这种装置常常在它送出 uplink 之后,只需要与 server 端进行很短暂的 downlink 通讯 (例如只收个 ACK 而已),在任何其他时间,从server downlink 必须等到下一次的 scheduled uplink (所以通讯没办法很即时,例如下一次的 scheduled uplink 可能是在 128 秒之后)。Class B必须至少有 A 类的功能,可双向通讯的终端装置,但有scheduled receive slots (有固定接收时槽接收服务器过来的讯息,相较于 A 类会更即时一点),相较于 A 类的随机 receive windows,Class B 的装置会在排程的时间打开一个额外的接收窗。为了让终端装置在排程时间打开,它的 receive window,它需要从 gateway 接收一个用于时间同步的 Beacon (如此一來,服务器就能知道终端装置何时在侦听)。Class C必须至少有 A 类的功能,可双向通讯的终端装置,尽可能安排最多的 receive slots,C 类的终端装置是几乎连续地开着 receive windows,只有在发送时才关闭接收视窗,C 类对 server 于终端装置通讯带来最低的延迟 (latency),所以即时性最好,但消耗功率最高。资料传输率与通讯距离LoRa 的资料传输率 (data rate)、通讯距离,它的资料传输率大约在 100 bps ~ 20 kbps 之间,而可靠通讯距离在 5 公里的范围(实际测试也有高达10几20公里的,尤其接收器在高地直线传输情况下,参见《唯传LoRa网关路由器测试结果惊人,稳定传输可达21.5公里》)。LoRa 的传输率可以自由调整,传输率越低,传输的距离可以越远。LoRa通讯架构 LoRa应用领域 LoRa模块介绍低功耗LoRaWAN节点模块产品概述QBIA-00201模块的射频芯片采用的是Semtech公司的LoRa芯片SX1278,主控芯片采用STM32L151,是一款低功耗、低成本、小体积的LoRaWAN模块。QBIA-00201模块主要应用于物联网、无线传感器网络、嵌入式等低功耗需求的场景中。产品应用范围LoRa/LoRaWAN终端节点物联网抄表集中器工业控制安全警报系统...了解详情