物联网是个交叉学科,涉及通信技术、传感技术、网络技术以及RFID技术、嵌入式系统技术等多项知识,但想在本科阶段深入学习这些知识的难度很大,而且部分物联网研究院从事核心技术工作的职位都要求硕士学历,“LoRa实验室”计划从收集、整理、翻译实用的物联网有关的知识着手,帮助各高校物联网专业学生利用这个实验室学习平台找准专业方向、夯实基础,同时增强实践与应用能力。虽然现在面临大学生毕业就业难的情况,但实际各行各业却急需物联网领域相关专业的人才,从目前情况来看,环保、安防、智能交通、农业、医疗推广的可能性最大,这也是成为高校热门专业的一个重要原因。从工信部以及各级政府所颁布的规划来看,物联网在未来十年之内必然会迎来其发展的高峰期。而物联网技术人才也势必将会“迎娶”属于它的一个美好时代。

基于物联网技术的二手车市场汽车定位系统
系统描述:每个节点带有GPS芯片,能够准确定位,精度可达3米。同时可以通过LORA内部网络和主机通信,发送每个节点的具体信息。节点工作在低功耗模式,每隔一定周期才打开GPS查询定位信息,并和主机连接报告信息。主机通过和互联网连接,将数据传送到服务器。手机端可以通过app随时联网查询服务器上的数据。若有告警信息,可通过app推送消息或者短信告警。 子节点模块: 主控模块:节点系统包括了主控芯片实现对节点的整体控制,包括处理GPS信息和主机交互,处理报警信息,以及休眠等。同时可以完成版本的空中升级。 GPS芯片:负责定位。获取位置信息并传输给主控模块后关闭。 GPS天线:采用小型陶瓷天线。 LORA芯片:负责和主机节点的通信。一般情况下处于低功耗休眠模式。以心跳方式向主机发送当前状态。在紧急情况下,可被主机节点唤醒,然后进一步唤醒整个系统。 陀螺仪:检测车辆是否运动,如果车辆运动,则开启GPS定位。 电源管理:管理锂电池的充放电,防过充过放。当电量低时,将告警信息传输到服务器,提示需充电。 报警系统:采用轻触开关,若设备被拆卸则通知主控模块,由主控模块告知服务器,然后通知管理人员;另一方面当场采用扬声器发出警报。 图1.节点电路模块图 节点安装方式:         图2.节点安装方式 设备内装有永磁铁,可以吸附在汽车顶部。考虑到安装在汽车内信号容易被车体和贴膜屏蔽,所以选择放置在顶部,此时信号较为可靠。 主节点模块: 主控模块:采用ARM芯片。控制LORA信号,和网内各个节点通信,管理整个局域网络。 LORA模块:负责和网内节点通信。该节点采用高功率发射器,功耗较大。 Wifi模块:负责连接路由器,将信息传上互联网。 电源适配器:直接采用市电供电,适配器将市电转换为系统稳定的低电压。 图3.主节点模块 Read more.
基于LoRa技术的地理位置解决方案解析
首先,举个例子: 假如你和好朋友约好在某个广场见面,你跟朋友说你在距离A大厦200m的位置。此时,在你朋友看来,你所处的位置有无数种可能: 如果你再补充一个信息:你距离旁边的肯德基大概150m。此时,在你朋友看来,你所处的位置有两种可能: 若是再多给一个信息:距离你100m的地方有个麦当劳。那么,你朋友便能准确知道你所在的位置: 此时,如果把A大厦、肯德基和麦当劳这三个已知的地点换成是三个固定的网关,而你本人比作是一个移动的物联网终端的话,那么就可以理解为,通过三个网关是能够确定一个终端的位置,这也正是为什么实现地理位置功能至少需要三个网关接收数据包的原因所在。 LoRa定位方法及原理 最初,LoRa作为一种窄带无线通信技术为人们所熟知,但是近两年来,LoRa在定位方面开始崭露头角。 在LoRaWAN协议提供的两种定位方法中,有一种叫到达时间差定位(TDoA),其定位原理与开头的例子正有共通之处。只是在TDoA中,不再直接用距离作为参数来确定终端的位置,而是用数据包到达时间差为参数,因此要求所有的网关必须共享一个共同的时基。 相比于LoRaWAN协议提供的另外一种基于接收信号强度指示(RSSI)的定位方法,TDoA的定位更加精准,其精度范围在20-200m之间,而RSSI的精度范围在1-2Km之间,主要用于粗略定位。 接下来,我们继续来看看LoRa技术完成LoRa终端定位的完整过程,这个过程包含了两个步骤,一是从终端节点到网关之间数据传输,二是网关到网络服务器之间的数据传输。 当任何一个LoRaWAN终端设备发送一个数据包时,数据包会被所在网络范围内的所有网关接收。这些上行数据并不需要是特定的位置信息,它们可以普通的LoRaWAN数据帧结构。 当数据包被送到时,网关并不知道数据包来自哪个LoRa终端设备,因此所有网关需要给接每个接受到的数据包加上精确的时间戳,之后一并被转发到网络服务器上。 当带有时间戳的数据包被传输到网络服务器后,只有经过授权的网络服务提供商才能提供解密服务,根据订阅的服务级别对数据进行解密,通过网络服务器端的算法对到达时间、信号强度、信噪比及其他参数来计算LoRa终端节点的位置。 到此,整个LoRa定位的完成过程基本已经结束。 影响LoRa定位精度元素及提高方法 LoRa定位的精确度主要与以下几个因素相关: 1、传播环境和路径 2、网关部署策略和密度 3、用于定位的算法 4、网关时间同步的精度 5、终端设备的动态和结构 从前文也可以看出,到达时间差的精准度直接影响了最终终端位置的准确度,那么有何方法可以提高到达时间差的精准度? 一是,可以利用混合数据融合技术和地图匹配增强来改善到达时间差。 二是,更多、更密集的网关也能提高定位精度和容量。这是因为当更多的网关接收到相同的数据包时,网络服务器会得到更多信息,从而提高了地理位置精度。 三是,减少多路径传输。如下图所示,一些数据包直接送到了网关,一些数据包并没有送到,但是它有一个反射信号,还有另外一些数据包可能包含了以上两种情况。因此可以使用更多数据包传输来减少多路径传输。 LoRa定位优势及特点 基于LoRa技术的地理位置解决方案将能够实现作为整体解决方案中一部分需要位置确定的应用。这样做的好处在于,新功能可由任何正在工作的LoRaWAN终端支持,消除了额外的成本,并且不需要额外的处理能力,同时保持数据和位置的最佳安全性。 1、最低功耗 传感器中没有位置任务的处理 发送位置数据不需要“空中时间” 可能使用尽可能小的LoRaWAN数据包进行地理位置定位 2、最低成本 传感器中没有GNSS或其他硬件 更小的电池,因为没有使用传感器电源来获取位置 最小尺寸,包括电子部分,电池,外壳 3、最低环境影响 传感器硬件最小化(包括电子部分,电池,外壳尺寸等) 许多传感器安装一个终生电池 LoRa定位的应用场景 目前,定位类技术已有很多,总体上可分为室外和室内定位技术。最初,LoRa定位技术主要集中在室外的应用场景中,但是随着技术的迭代,开始在室内定位场景中发力,为LoRa贡献新的增长点。 以下列举一些LoRa定位应用场景: 1、车辆监管 汽车应用中的地理位置定位功能可用于事故跟踪和通知,以及预测性维护需求,可在车辆上安装监控器,实时监控车辆状态、智能管理车辆使用状况,为车辆监管提供规范用车系统。 2、动产监管 安装定位、位移等感知设备在资产上,这些资产一旦偏离设定状态,即刻预警,地理位置服务用于动产监管科实现更有效的管理。 3、共享单车 安装定位、位移等感知设备在单车上,自动定时发送位置信息,云端后台智能监控、记录运动轨迹、异常预警。为共享单车提供规范监管系统。 4、牧群/家畜定位 对牧群及个体进行位置定位实现有效管理,同时可设立电子围栏,当牧群离开围栏,监控平台会及时提出预警,有效解决畜牧走失隐患,甚至在一些濒危物种上也能发挥巨大价值。 5、工业资产管理 除了简单地提供资产位置信息以外,也能够协助供应链和工业管理公司更高效地监控其设备健康状况并预测维护情况。 此外,基于LoRa技术的位置定位服务还可应用在建筑、保险和消费行业等,用于跟踪高价值资产,如建筑材料、保险商品、宠物或者人员。 结 语 位置服务并不是一个新的产业,无论是GNSS还是室内小无线定位技术,都已经经历了数十年的积累。随着最近几年物联网产业的强势崛起,相关应用对定位的要求越来越多,定位技术商业机遇开始大量涌现,尤其是一些资产跟踪等的应用。关注物联网定位领域的人或许看过以下两组数据: […] Read more.
Semtech黄旭东:LoRa应用从广域向局域拓展,频段规范促进无线技术繁荣
2019年,物联网技术和应用继续加快发展,我们不仅看到包括LoRa在内的各种无线连接技术都在加快发展,而且随着越来越多物联网特定应用场景的出现,在这些无线技术之间不断出现相互融合和互补的同时,一些无线连接技术已经在许多领域开始成为主导性技术,如LoRa在低功耗广域网(LPWAN)领域里的应用,以及各种Mesh技术在超小规模网络中的应用。 目前,全球各地有越来越多的物联网应用落地,而且未来很长一段时间这种发展趋势会越来越快、越来越强劲。在各个地区和国家,为了维护无线通信和其他无线应用秩序都出台了频段分配和无线电监管政策,如在美国和欧洲专门为物联网划定了专用的频段,而中国工业和信息化部也在2019年11月28日发布了工信部第52号文。Semtech相信这些政策和措施都对物联网无线连接技术的发展起到了很好的规范和促进作用,将推进物联网应用的繁荣。 近几年,Semtech的LoRa技术被大家熟知是因为它在低功耗广域网领域中的突出表现,现在,LoRa同样可以为低功耗局域网(LPLAN)应用提供支持。2019年,Semtech发布了全新的LoRa智能家居器件LLCC68d,从而将LoRa的市场应用范围从行业类低功耗广域网扩展到智能家居、社区和消费性应用。 2020年,在工信部52号文的保驾护航之下,中国的物联网技术及应用发展将会更加繁荣,各类无线连接技术都将会加强性能、扩展能力,以期支持更多的物联网垂直应用。为了支持LoRa器件的用户和最终用户在物联网技术、商业模式和服务模式等领域内的创新,使LoRa技术能够充分地融入并支持中国经济社会的发展,Semtech还将和产业链上的合作伙伴携手打造更丰富的物联网生态,如Semtech将携手LoRa联盟及其他全球领先企业共同打造健康、蓬勃的LoRa生态;支持多家合作伙伴推出基于LoRa的新型芯片和模块,共同打造更加多样化的供应链;与更多垂直行业的领先伙伴及传感器厂商共同开发新的网络架构和运营服务模式等等。 Read more.
阿里巴巴推出基于LoRaWAN的门磁监控方案,为防疫贴心守门
当前,由新冠病毒引发的肺炎疫情正在稳步地向积极的方向发展,许多地方在疫情防控的同时,也已投入复工复产。外防输入、内防扩散的最重要手段就是严格的居家隔离。 为了让返工人员和返城人员真正做到居家隔离14天,一些疾控部门和社区管理机构采取了人工监控、摄像头监控、贴封条、加锁链等硬性措施。然而这些措施都有其局限性,无法做到实时监控,更可能激发矛盾,对疫情防控带来不利的影响。 在物联网领域,多家LoRa技术生态伙伴都开发了基于LoRaWAN的门磁传感器等隔离监控解决方案。将它们应用于疫情防控工作中,极大地减轻疫情防控人员的工作负担,并大幅提升防控工作效率。 作为LoRa生态伙伴以及LoRa联盟董事会成员的阿里巴巴,利用其在物联网和云计算方面的优势,推出了防疫守门贴解决方案及系列产品。该产品凭借其快速组网和安装方便,稳定可靠的无线网络,以及低成本、低功耗和安全高效运行等优势,在杭州、上海、南京等城市的社区防疫中得到广泛的应用。 该解决方案是一种基于LoRaWAN和云计算的24小时监控“云封条”,便捷安装后可反复使用,由4G LoRaWAN网关和LoRa门磁传感器组成。 阿里巴巴的LoRaWAN防疫守门贴具有以下的优势: ·快速组网,安装方便,即刻启用 ·LoRaWAN无线网络稳定可靠,传输距离远,信号穿透性强,可覆盖整个小区 ·低成本,低功耗,产品寿命长,可长期反复使用 ·安全高效,远程运维管理,轻松扩容,还可联动温湿度传感器、烟雾、火灾报警等终端 阿里巴巴和中兴克拉合作开发的防疫守门贴DS20 LoRa门磁监控终端,由终端主体和磁条组成。在实际应用中只需将终端主体与磁条分别装在大门的两边,终端即可检测出门开合状态的变化。 将终端设备安装完成后,它可通过监测磁条与干簧管远离或接近,判断出门窗处于打开或关闭状态,当人员的出入导致门窗的开闭状态发生变化时,终端便能立刻检测到,并通过LoRa网络将门窗信息上传到云端,从而实现实时监控。 用户可以在网上下单订购,无需布线和专业人上门。通过粘贴固定安装,并配合小程序即可简单方便地启用实现监控。LoRaWAN协议支持的可靠无线网络可深度、远程覆盖整个小区,其信号穿透性强、可靠性高。 阿里巴巴和慧联无限合作推出的防疫精灵远程监控方案,其中的LoRaWAN网关可以放置在社区监控中心,通过支付宝中的“守护精灵安防套装”小程序扫描启动门磁传感器,并将其组件贴在监控对象大门的两侧,即可配合使用小程序实现对门的开关状态监控。防疫精灵门磁基于LoRa协议实现无线传输,在设防状态情况下,门的开关状态一旦发生变化,门磁会立即报警并传送到平台实时通过短信、语音等通知社区网格人员,实现全天候、精准和可靠的监控。 阿里云智能商务总监华璐坷说:“新冠病毒极易在人群密集地传播,要防止病毒在城镇蔓延,社区就成了疫情联防联控的第一线,也是外防输入、内防扩散最有效的防线,守住这道防线,就能有效切断疫情扩散的渠道。为了助力社区防疫工作,通过‘技防’代替传统的‘人防’,我们快速推出了基于Alibaba Cloud LinkWAN的‘阿里云防疫守门贴’产品;一旦社区内隔离住户的房门被打开,社区管理人员第一时间就能收到报警提醒,实时掌握隔离人员异动,并及时部署处置措施。” “由于这是一种基于LoRa物联网技术以及云服务的监控措施,阿里巴巴的守门贴解决方案还可完成许多隔离监控管理工作,如被隔离天数和私自出门等信息的归集,以及在疫情监管云平台上方便地进行查看,使得较为分散的人员管控工作变得可视、可防、可控、可总结。同时,也有效节省了巡查人力,避免交叉感染,大大提升社区基层的管控效能。目前该产品已应用在杭州、上海、南京等城市的社区。”华璐坷补充道。 防疫守门贴除了被应用于监测居家隔离,还可以被部署在商场安防、医院病人看护、儿童安全防护、家庭人身安全防护等应用场景,实时监测空间内门窗状态。当有异常情况发生时,生成的数据第一时间传送至手机APP或Web大屏,用户可对此及时采取应对措施。 Semtech中国区销售副总裁黄旭东先生说:“基于各种无线通信技术的物联网在这次防疫战中正在发挥越来越重要的作用,而LoRa技术克服了其他无线技术功耗高或者传输距离近,以及在居民区楼道和密集楼群间信号覆盖差带来数据传输困难等问题,有力地支持了疫情的防控。我们很高兴看到阿里巴巴、腾讯、中兴克拉、慧联无限、唯传科技等企业推出的相关解决方案,期待它们在众多城市社区里持续发挥作用。” Read more.
52号公告属利好信息 LoRa拿到合法频谱
2019年11月28日,工信部下发了《增强机器类通信系统频率使用管理规定(暂行)》、《中华人民共和国工业和信息化部公告2019年第52号》及其附件《微功率短距离无线电发射设备目录和技术要求》。 一石激起千层浪,尤其是52号公告及附件均是对LoRa的发展做出规划,LoRa未来的发展又将何去何从,这些文件的发布对于LoRa而言是利是弊?身处其中的玩家又该如何在新的环境下继续前行? 从工信部发布的52号公告来看,主要内容涉及微功率设备的范畴定义、无线频率的使用限制等,一共包括10条内容。值得注意的是其中的第7条,主要内容为,国家明确规定,433MHz不属于中国的ISM频段(免费频段)。 LoRa作为物联网通信技术,但由于没有自己的专属频段,因此一直使用ISM频段,433MHz频段自然包含在内。如果中国的433MHz不属于ISM频段,那就说明LoRa无法使用该频段,这是否意味着LoRa已经被判了死刑。答案显然是没有,因为中国目前的LoRa主要应用在470-510MHz。52号公告只是对这一频段做出了规范,“限在建筑楼宇、住宅小区及村庄等小范围内组网应用,任意时刻限单个信道发射。” 深圳市有方科技股份有限公司副总裁罗伟在接受《华强电子》记者采访时表示:“早在2017年12月工信部对LoRa技术就有第一次意见征求稿,文中明确规定LoRa 470-510MHz频段不能用于组网应用。引起了LoRa产业界,乃至整个物联网行业的广泛关注。当时多家LoRa企业聚集北京与工信部、无线电管理局等部门逐步沟通,工信部在认真梳理分析反馈意见建议基础上,在2018年11月发布第二次意见稿,放宽了限制,允许470-510MHz用于组网应用。本次52号文件公告,可以看作是对LoRa技术的肯定,会鼓励更多的企业、物联网创业者、爱好者参与进来,在产品和技术应用上实现多样化。” 北京博大光通物联科技股份有限公司董事长兼CEO廖原 显然,52号文件对于LoRa技术而言更多是一种肯定。北京博大光通物联科技股份有限公司董事长兼CEO廖原对此表示:“公告发布使LoRa事件尘埃落定。从公告内容看,相对于前两次的《征求意见稿》,这次的公告是允许了LoRa的使用,但对LoRa的大规模组网进行了限制。这些限制对小规模组网及室内应用影响不大,因此LoRa行业将向小规模组网及室内应用方向发展。这个公告可以说是利好,其允许了LoRa的使用,并对LoRa的发展方向做出了指引。” Semtech中国区销售副总裁黄旭东 Semtech中国区销售副总裁黄旭东表示:“Semtech相信这些政策和措施都对物联网无线连接技术的发展起到了很好的规范和促进作用,将推进物联网应用的繁荣。如今Semtech公司的LoRa芯片产品是完全符合工信部的相关规范,也一直跟随并配合国家无线电管理及行业的发展推动。” 显然,52号公告对于LoRa也起到了很好的规范和促进作用,指明了LoRa未来的发展方向。而对于52号公告中,针对470-510MHz所做出的限制,廖原表示:“可以认为是对LoRa和NB-IoT使用场景的引导,LoRa适合组小网,NB-IoT适合组大网。” 52号公告的正式公布,可以认为LoRa拿到了法定频谱,从此可以正式在国内的场景中进行应用。另一方面,公告规定了使用场景,也为LoRa指明了未来的发展方向。总而言之,公告的发布,让这只悬着的靴子落了下来,行业内的从业者们至少不再为非法频段担忧。 Read more.
LoRa与NB-IoT难以合作 但将长期共存
提到LoRa,便不可避免的要提到NB-IoT,同为低功耗、广覆盖,适用场景高度重合的两种技术,在52号公告发布后,将为市场带来哪些改变?未来LoRa与NB-IoT又将以何种形式竞争或共存? 有方科技认为,未来LoRa与NB-IoT将长期共存,“毫无疑问,LoRa的加入将会促进国内物联网行业的快速发展,竞争关系将会促进两种技术共同进步。从长远看,由于应用场景需求不同,LoRa和NB-IoT将会长期并存。因此面向不同的行业,有方也将根据不同的发展速度研发合适的解决方案和模块。” 而北京博大光通物联科技股份有限公司董事长兼CEO廖原认为,LoRa与NB-IoT实际上是一种互补。廖原表示:“从以往的项目经验来看也验证了这一点,LoRa组网灵活,部署方便,可定制化程度高,非常适合室内及小规模使用;NB-IoT正好相反,完全由运营商主导,大规模部署,不能保证信号覆盖及私有网络部署,协议不可定制。博大光通将顺应物联网发展趋势,根据项目需求,在小规模组网时使用符合规范的LoRa技术。在大规模、城市级项目上,使用NB-IoT技术。” 同时,52号公告的出现,更是验证了这一点,“公告之后更加明确了LoRa在中国是私有网和专有网的LAN网,是对NB-IoT网络的一种补充。LoRa将更多的出现在室内应用及小规模组网中。NB-IoT则在智慧城市、智慧路政和智慧路灯等大规模组网上广泛应用。”廖原补充到。 关于公告对LoRa及NB-IoT市场的影响,罗伟认为:“首先影响了市场竞争格局,给予了LoRa一定的竞争机会。单一的NB-IoT技术无法支撑庞大复杂、低成本、无处不在的各行各业客户的物联网需求。轻量自由级、极低成本、极低功耗、自主可控、按需部署的LoRa技术是市场刚需。两种技术互相竞争,有望共同促进物联网技术的发展。” “应用上,两者都具备远距离、低功耗、覆盖广等特点。NB-IoT是由三大运营商统一部署覆盖全国的物联网络,建设费用由运营商预先承担,再向使用者收取运营费用。而LoRa可以让企业和家庭搭建属于自己的物联网络实现业务需求,网络建设费用需求要自己承担。两者商业模式不同,业务上很难合作。在无线传输信号覆盖上面可以互补,偏远地区运营商NB-IoT网络覆盖不到的地方,用户可以用LoRa自组网来实现物联网络。” 可以发现,自52公告发布以后,明确了LoRa在中国的应用范围,与NB-IoT可以形成互相补充。但需要注意的是,由于两者之间商业模式的不同,在业务上很难合作。通常是在NB-IoT网络所覆盖不到的区域,采用LoRa来进行补充组网。 Read more.
从智慧交通案例看物联网成功关键
物联网是产业目前最夯的话题,资讯大厂都摩拳擦掌西往能够争取相关的商机。根据顾问公司Forrester Research的预估,2020年全球IoT产值将达今网路产值之30倍,Gartner也预测,物联网的经济附加总值于2020年将达1.9兆美元,全球将有超过300亿台连网装置,包含各类行动与平板装置。 为了掌握这些即将到来的商机,各家厂商的跃跃欲试,如IBM,其提出Smart Planet概念,希望建构一完整物联网服务架构,并致力于巨量资料、云端运算及企业解决方案三个主要领域,其服务应用于九个产业,包括医疗、石油和天然气、能源和公用事业、交通、电信、零售、金融、政府、电子产品等。 IBM推动Smart Planet物联网服务架构 CISCO 则提出IoE之概念,并因应IoT之发展成立物联网事业群,向客户提供各种数据、硬体、及人员的连网能力服务,重点布局垂直产业,包括石油与天然气、采矿、国防、交通、智慧城市、运动与娱乐、能源等。 Cisco提出Internet of Everything架构 韩国大厂三星则重新定位自己为联网设备和穿戴设备生产商,5年之内其出售的产品全部都将接入物联网系统。其并布局Tizen作业系统,尤其在穿戴装置等物联网相关装置,收购物联网公司Smart Things,希望透过开放平台让不同的设备互联。 不过物联网范围广阔,看来商机很大,但如何着手,才能真正拥有获利模式,各家厂商都积极的在尝试,以智慧交通为例,以下两个案例,或许可以给读者做进一步的参考。 例如目前在日本运行的VICS(Vehicle Information and Communication System),统计至2014为止,累计提供4,307万台车载机(占日本汽车数量57%),提供即时交通资讯于日本全国各地区。其藉由即时交通资讯的搜集融合处理,以每5分钟为更新频率,提供即时交通资讯服务,如交通壅塞、旅行时间、车祸故障、施工灾难、天气条件、停车场位置及使用状况等等,受到普遍的欢迎。 探究其成功之因,主要在于: 政府与企业合作:由日本政府部门,包括警察厅、总务省与国土交通省、汽车制造商(四大车厂)以及导航车机制造商(松下、三洋等)等单位1995年共同成立VICS财团法人组织,负责即时交通资讯发布服务。 永续商业模式:VICS藉由产业合作赞助、会员会费、加值业者(车厂、导航机、系统整合商)租赁与技术费之商业间(B2B)营收达到永续维运。 2014年营业额为54亿元日元。 开放性B2B平台:加值业者介接VICS资讯提供加值服务(导航、路径规划、POI兴趣点资讯、进阶交通资讯等。 另一是ParkMe,其帮助驾车者查询停车空间和车库,范围涵盖32个国家,1800个城市,将近28,000个地点(主要分布北美在欧洲),每年10万辆Audi新车采用,为美国知名科技媒体Business Insider誉为年度市场上最热门15个应用之一。 Parkme帮助驾车者查询停车空间和车库。其所以受到好评,主因在于: 符合民众需求:现在很多美国人出门前看的不再是天气,而是看看哪个停车场车位最多,今天就在哪儿花钱。 停车场的好伙伴:提供停车位预定及经营分析服务,并以动态定价模式提高停车场业者收入。 从以上的案例可以了解,如何从客户的需求出发,跨领域结合各方伙伴,提出整体解决方案,才有机会得到客户的青睐,进而建立永续营运的营运模式! Read more.
怎样把LoRa终端功耗降到极致
一.   引言 能耗对于电池供电的产品来说是一个重大的问题,一旦电能耗尽设备将“罢工”,在某些场合电能意味着电子产品的生命。物联网时代将会有越来越多电池供电的设备通过无线通信连接,降低能耗再次摆在工程师的桌面上—解决它。 锐米LoRa终端(简称终端)RNDU470T(http://www.rimelink.com/pd.jsp?id=2)不但具备空旷环境传输5km的超长距离优势,还将休眠能耗降低到极致(0.4uA,带RTC为1.4uA)。我们是怎么做到的呢?接下来,一步一步解密。 二.   硬件设计 1.   选用低功耗器件 终端MCU选用STM8L151C8T6,它属于超低功耗,不带RTC休眠为400nA,带RTC下休眠为1.4uA。该MCU拥有较大的RAM(4KB)和自带EEPROM(2KB),不用扩展外部存储设备,进行一步降低功耗和成本。 终端射频芯片选用SX1278,在休眠模式下,该芯片功耗低至忽略不计。 2.   尽可能快地让射频模块休眠 SX1278属于LoRa TM扩频调制技术,它的远距离优势得益于调制增益,不是靠增大发射功率(那将消耗更多电能)。该射频芯片的电流消耗如下:休眠 终端MCU通过“中断+定时器超时”方式控制SX1278,一旦射频完成发送或接收,立即进入休眠模式。 3.   了解MCU的工作模式与功耗 降低MCU的功耗首先尽可能少地开启外设,其次尽可能地让其休眠。我们一起看看STM8L151C8T6不同工作模式下功耗。更多信息请链接 http://blog.csdn.net/jiangjunjie_2005/article/details/47700597 模式 等待 低功耗运行 低功耗等待 主动停止 停止 入口 WFI WFE 软件代码 软件代码+WFE HALT HALT 晶振 开 开 LSI或LSE LSI或LSE LSI或LSE 关 CPU 关 关 开 关 关 关 外设 开 开 开 开 关,仅RTC开 关 唤醒 所有内部和外部中断,复位 所有内部和外部中断,复位,唤醒事件 软件代码,复位 内部和外部事件,复位 […] Read more.
云服务器如何连接LoRa网关
【数据采集】 节点采集的数据,会通过USB串口转换线转接至网关软件,数据内容包括UserId与实际数据:其中UserId用于标识节点,可认为是个两个字节的整形数,而实际数据则与具体采集来源相关,因此,采用字节数组的方式。 【传输格式】 网关中的传输设置,是为了把采集到的数据传输到云端或其它业务数据中心,以便进行远程展示或应用。为了传输的便捷,对于接收的实际数据,会转换成16进制字符串并且16进制形式的每个字节之间用:隔开,以文本的方式进行传输,传输的内容格式如下: “年月日时分秒,UserId,实际数据的16进制冒号分隔串” 举例:20160118210847,0,0f:ff:09:78 其中 “20160118210847”表示,这个数据网关收集到的时间为2016-01-18 21:08:47,“0”表示UserId为0, “0f:ff:09:78”则表示接收的实际数据。 【传输方式】 通过在网关软件中进行“传输设置”,可以指定数据传输的协议和目的地。 参数说明如下: [开启数据传输] 勾选此选项,则网关在接收到节点发送过来的采集数据后,会自动按配置的协议与目的地进行传输。 [传输类型] 支持TCP,UDP,HTTP(推荐)三种协议传输方式。其中TCP、UDP需要设置IP地址与端口参数,HTTP时需要配置HTTP地址。当使用TCP协议时,指定的IP必须是可访问的,并且开启了服务程序在侦听指定的端口,否则会传输失败。UDP时,指定的IP与端口也必须开启,但网关系统并不检测其可否正确接收数据。 [IP地址与端口号] 当传输类型选择 TCP、UDP时,必须进行正确设置,端口为1-65535,请确保在使用TCP与UDP传输类型并开启数据传输时,它处于可用状态。 [HTTP地址] 当使用传输类型为 HTTP时,必须配置此参数。此参数,简单点说一个可访问的网址(URL),配置此参数时,请不要包含?参数串,网关系统会在指定的网址后以get的方式传输数据,参数名为data如(红色部分为网关添加): http://www.***.com/r.jsp?data=20160118210847,0,0f:ff:09:78 网址处理程序可以通过 request[‘data’]取得传输的内容。 其它说明:当数据传输出现异常时,数据会缓存在网关系统中待连接恢复时重传,但当传输未出现异常,仅是接收端未进行正确的处理,则不会重传。同时,缓存的数据量仅为最近20次采集数据。 【配置界面】 如下图所示,在网关软件的“传输设置”面板即可完成参数设置,填写完成后,点“保存并应用”就立即生效。 【测试使用】 如果还没有制作自己的云端接收处理应用,您可以使用锐米科技(RimeLink)提供的测试HTTP地址,http://121.40.175.101/test/R.aspx,即如上图,把HTTP地址配置成这个。它会将接收到的数据临时存储在云服务器中,然后,您就可以通过下面的地址来访问到接收的数据。地址为:http://121.40.175.101/test/S.aspx,在浏览器中打开即可,您会看到数据的变化(当然有采集到新的数据时才有变化,同时,也可用手机打开查看哦) 显示效果如下图: 更多信息请链接:http://www.rimelink.com/nd.jsp?id=40&_np=105_315 Read more.
智慧农业集结云计算、物联网、3S、无人机齐上阵
在你的概念里,农业还是面朝黄土背朝天,靠着双手种粮食么?那就真的out了!在科技日新月异的今天,农业作为人类最古老传统的行业之一,早已搭上科技快车,给人们带来耳目一新的面貌,“智慧农业”将辛苦劳作的农民从传统耕作中解放出来。 智慧农业是什么? 所谓智慧农业,即是使用高科技产品,从经济角度、环境角度找到最佳投入量(包括水、化肥、杀虫剂、燃料以及劳动力等),以便更高效地种植高产作物,最终目的是优化农业。 目前,美国、加拿大等国家的智慧农业已发展出一定的规模,其特点为:3S技术的应用程度和智能化高度发达,农场主文化程度高、经济收入高,集约化程度高;而日本、以色列等国家,则重点发展设施农业与工厂化农业,其特点为:土地短缺、工厂化管理,自动化、智能化技术高度发达,农户文化程度高、经济收入高。 在我国,农业3S技术、智能化、低成本高可靠农业传感器等核心技术缺失,农民经济承载力脆弱、文化水平低,农业生产集约化程度低。若是想要发展智慧农业,则应多模式并存——精准农业、设施农业、智能农业。 云计算+物联网+自动化 构建智慧农业 农业物联网技术在农业生产方面的具体应用可以十分广泛,什么时候施肥?要施多少肥料?选用那种肥料?何时播种、灌溉、施肥、除草、防治病虫害、收获等,都可依靠农业物联网技术实现,不劳累而且精确。 而云计算、自动化等技术的引入传统农业生产管理,解决我国农业生产中精播、精施、精准控制、全程溯源等瓶颈问题,源头上解决农产品质量安全,农业环境污染问题。从此改变农民靠经验来种田的习惯,不用忍受风吹雨淋,告别收益甚少劳累甚多的状况,以致出现“谁来种田“的现状。 无人机、3s技术给智慧农业添了点睛之笔 无人机目前在农业中的应用,比较广泛的是植保方面。以前,农民为了保证农作物不受病虫害,需要通过人力均匀地在所有的农田里喷洒农药,这无论是从人力还是财力上讲,都不是最好的办法。但如果利用无人机对作物进行空中监测,可以筛选出需要注意的作物,有选择地喷洒农药,那么不但能将农药对环境的危害降到最低,还能有效节约人力和财力成本。 3S技术包括GPS、RS和GIS,农业生产中,RS是 GIS的一个重要数据源和强有力的数据更新手段,GIS作为一种空间数据管理、分析的有效技术,可以为RS提供各种有用的辅助信息和分析手段,而GPS则为RS和GIS综合系统中处理的空间数据获得准确的空间坐标提供了获取和定位手段,并且可以作为一个数据源为 GIS提供相关数据。智慧农业生产中,三者已发展成为不可分割的整体,相互渗透相互补充。 我国智慧农业发展的局限及前景 智慧农业的发展,需要硬件、软件和通讯技术等的支持。近几年,借助国家经济结构转型政策的推动,以物联网为支撑的智慧农业快速发展。但在具体实施中存在一些问题:一是行业间利润水平、投资回报率相差较大,二是基础信息及其支撑体系缺乏保障,三是生产力发展水平与先进技术要相互适应才能协调发展,不是说技术越先进效益就越高。 要让智慧农业持续健康发展,成为农业生产的灵魂,关键是要有适当的经济回报,这样才能逐步推进,最终形成与农业产业化配套发展的局面,智慧农业才能被农业主动接受并大范围推广应用。 Read more.
LoRa频率与带宽测试
一、测试目的 跳频是抵抗外部干扰和多径衰退的好方法,它将频率分成一个个单独的物理信道。LoRa无线通信也不例外,需要按频率划分信道。LoRa的中心频率和通信带宽都是可以动态设置的,本实验旨在测试带宽与信道划分的关系。 二、测试方法 如上图所示,用2片iWL881A(长沙市锐米通信科技有限公司,www.rimelink.com)通过USB转串口连接到PC机上。模块都支持shell命令,可以设置BW(带宽)和Freq(频率)。RX模块接收到数据后,通过UART打印到PC屏幕上。 三、测试数据 带宽(kHz) 中心(kHz) 最小(kHz) 最大(kHz) 信道(kHz) 信道/带宽 500 470,000 469,900 470,425 525 1.05 471,000 470,900 471,425 250 470,000 469,925 470,200 275 1.1 469,600 469,525 469,800 125 470,000 469,975 470,100 125 1.0 470,200 470,175 470,300 62.5 470,000 469,990 470,060 70 1.12 469,900 469,980 470,050 四、测试总结 1.  从“测试数据”可知,信道的划分与带宽有密切的关系,考虑安全隔离的话: 信道频谱=1.5*带宽,频段沿中心频率分布。如:BW=125kHz,Fc=470MHz,则信道分布如下图所示(例出5个相邻信道): 2.因为晶振和相关电路的偏差,信道往往没有严格地沿设置中心频率展开,如,BW=125kHz,Fc=470MHz,理论上信道为469.9MHz~470.1MHz,而测试信道为469.975MHz~470.1MHz。这也是将信道频谱设置成1.5倍带宽的原因。 更多信息请参考:http://www.rimelink.com/nd.jsp?id=32&_np=105_315 Read more.
智慧农业:我国农业现代化的发展趋势
智慧农业通过生产领域的智能化、经营领域的差异性以及服务领域的全方位信息服务,推动农业产业链改造升级;实现农业精细化、高效化与绿色化,保障农产品安全、农业竞争力提升和农业可持续发展。因此,智慧农业是我国农业现代化发展的必然趋势,需要从培育社会共识、突破关键技术和做好规划引领等方面入手,促进智慧农业发展。 改革开放以来,我国农业发展取得了显著成绩,粮食产量“十二连增”,蔬菜、水果、肉类、禽蛋、水产品的人均占有量也排在世界前列,但代价不菲。一是化肥农药滥用、地下水资源超采以及过度消耗土壤肥力,导致生态环境恶化,食品安全问题凸显;二是粗放经营,导致农业竞争力不强,出现农业增产、进口增加与库存增量的“三量齐增”现象,越来越多低端农产品滞销。解决这些问题就需要大力发展以运用智能设备、物联网、云计算与大数据等先进技术为主要手段的智慧农业。 智慧农业推动农业产业链改造升级 升级生产领域,由人工走向智能。在种植、养殖生产作业环节,摆脱人力依赖,构建集环境生理监控、作物模型分析和精准调节为一体的农业生产自动化系统和平台,根据自然生态条件改进农业生产工艺,进行农产品差异化生产;在食品安全环节,构建农产品溯源系统,将农产品生产、加工等过程的各种相关信息进行记录并存储,并能通过食品识别号在网络上对农产品进行查询认证,追溯全程信息;在生产管理环节,特别是一些农垦垦区、现代农业产业园、大型农场等单位,智能设施与互联网广泛应用于农业测土配方、茬口作业计划以及农场生产资料管理等生产计划系统,提高效能。 升级经营领域,突出个性化与差异性营销方式。物联网、云计算等技术的应用,打破农业市场的时空地理限制,农资采购和农产品流通等数据将会得到实时监测和传递,有效解决信息不对称问题。目前一些地区特色品牌农产品开始在主流电商平台开辟专区,拓展农产品销售渠道,有实力的龙头企业通过自营基地、自建网站、自主配送的方式打造一体化农产品经营体系,促进农产品市场化营销和品牌化运营,预示农业经营将向订单化、流程化、网络化转变,个性化与差异性的定制农业营销方式将广泛兴起。所谓定制农业,就是根据市场和消费者特定需求而专门生产农产品,满足有特别偏好的消费者需求。此外,近年来各地兴起农业休闲旅游、农家乐热潮,旨在通过网站、线上宣传等渠道推广、销售休闲旅游产品,并为旅客提供个性化旅游服务,成为农民增收新途径和农村经济新业态。 升级服务领域,提供精确、动态、科学的全方位信息服务。在黑龙江等地区,已经试点应用基于北斗的农机调度服务系统;一些地区通过室外大屏幕、手机终端等这些灵活便捷的信息传播形式向农户提供气象、灾害预警和公共社会信息服务,有效地解决“信息服务最后一公里”问题。面向“三农”的信息服务为农业经营者传播先进的农业科学技术知识、生产管理信息以及农业科技咨询服务,引导龙头企业、农业专业合作社和农户经营好自己的农业生产系统与营销活动,提高农业生产管理决策水平,增强市场抗风险能力,做好节本增效、提高收益。同时,云计算、大数据等技术也推进农业管理数字化和现代化,促进农业管理高效和透明,提高农业部门的行政效能。 智慧农业实现农业精细化、高效化、绿色化发展 实现精细化,保障资源节约、产品安全。一方面,借助科技手段对不同的农业生产对象实施精确化操作,在满足作物生长需要的同时,保障资源节约又避免环境污染。另一方面,实施农业生产环境、生产过程及生产产品的标准化,保障产品安全。生产环境标准化是指通过智能化设备对土壤、大气环境、水环境状况实时动态监控,使之符合农业生产环境标准;生产过程标准化是指生产的各个环节按照一定技术经济标准和规范要求通过智能化设备进行生产,保障农产品品质统一;生产产品标准化是指通过智能化设备实时精准地检测农产品品质,保障最终农产品符合相应的质量标准。 实现高效化,提高农业效率,提升农业竞争力。云计算、农业大数据让农业经营者便捷灵活地掌握天气变化数据、市场供需数据、农作物生长数据等等,准确判断农作物是否该施肥、浇水或打药,避免了因自然因素造成的产量下降,提高了农业生产对自然环境风险的应对能力;通过智能设施合理安排用工用时用地,减少劳动和土地使用成本,促进农业生产组织化,提高劳动生产效率。互联网与农业的深度融合,使得诸如农产品电商、土地流转平台、农业大数据、农业物联网等农业市场创新商业模式持续涌现,大大降低信息搜索、经营管理的成本。引导和支持专业大户、家庭农场、农民专业合作社、龙头企业等新型农业经营主体发展壮大和联合,促进农产品生产、流通、加工、储运、销售、服务等农业相关产业紧密链接,农业土地、劳动、资本、技术等要素资源得到有效组织和配置,使产业、要素集聚从量的集合到质的激变,从而再造整个农业产业链,实现农业与二、三产业交叉渗透、融合发展,提升农业竞争力。 实现绿色化,推动资源永续利用和农业可持续发展。2016年中央一号文件指出,必须确立发展绿色农业就是保护生态的观念。智慧农业作为集保护生态、发展生产为一体的农业生产模式,通过对农业精细化生产,实施测土配方施肥、农药精准科学施用、农业节水灌溉,推动农业废弃物资源化利用,达到合理利用农业资源、减少污染、改善生态环境,即保护好青山绿水,又实现产品绿色安全优质。借助互联网及二维码等技术,建立全程可追溯、互联共享的农产品质量和食品安全信息平台,健全从农田到餐桌的农产品质量安全过程监管体系,保障人民群众“舌尖上的绿色与安全”。利用卫星搭载高精度感知设备,构建农业生态环境监测网络,精细获取土壤、墒情、水文等农业资源信息,匹配农业资源调度专家系统,实现农业环境综合治理、全国水土保持规划、农业生态保护和修复的科学决策,加快形成资源利用高效、生态系统稳定、产地环境良好、产品质量安全的农业发展新格局。 促进智慧农业大发展的思路 美国、日本等发达国家的农业实践表明,智慧农业是农业发展进程中的必然趋势。据美国农业部统计,2012年已有69.6%的美国农场使用互联网进行农业有关的生产经营活动,有38.5%、23.7%农场分别使用DSL(数字用户线路)服务和卫星遥感服务。日本人均耕地仅有0.7亩,但通过农业信息网络、农业数据库系统、精准农业、生物信息、电子商务等现代信息技术,实现了播种、控制与质量安全及农产品物流等方面的智慧化,农业安全生产和农产品流通效率位居世界前列。目前我国智慧农业呈现良好发展势头,但整体上还属于现代农业发展的新理念、新模式和新业态,处于概念导入期和产业链逐步形成阶段,在关键技术环节方面和制度机制建设层面面临支撑不足问题,且缺乏统一、明确的顶层规划,资源共享困难和重复建设现象突出,一定程度上滞后于信息化整体发展水平。因此,促进智慧农业大发展,需要做好以下三方面工作。 作为新理念,需要培育共识,抢抓机遇。社会各界,特别是各级政府、科研院所、农业从业人员要认真学习、深刻领会近年来党的中央一号文件精神以及习近平总书记“以科技为支撑走内涵式现代农业发展道路”的讲话精神,认识到目前我国农业发展正处于由传统农业向现代农业转变的拐点上,智慧农业将改变数千年传统农业生产方式,是现代农业发展的必经阶段。因此,社会各界一定要达成大力发展智慧农业的共识,牢牢抓住新一轮科技革命和产业变革为农业转型升级带来的强劲驱动力和“互联网+”现代农业战略机遇期,加快农业技术创新和深入推动互联网与农业生产、经营、管理和服务的融合。 作为新模式,需要政府支持,重点突破。智慧农业具有一次性投人大、受益面广和公益性强等特点,需要政府的支持和引导,实施一批有重大影响的智慧农业应用示范工程和建设一批国家级智慧农业示范基地。智慧农业发展需要依托的关键技术(如智能传感、作物生长模型、溯源标准体、云计算大数据等)还存在可靠性差、成本居高不下、适应性不强等难题,需要加强研发,攻关克难。同时,智慧农业发展要求农业生产的规模化和集约化,必须在坚持家庭承包经营基础上,积极推进土地经营权流转,因地制宜发展多种形式规模经营。与传统农业相比,智慧农业对人才有更高的要求,因此要将职业农民培育纳入国家教育培训发展规划,形成职业农民教育培训体系。另外,要重视相关法规和政策的制定和实施,为农业资金投入和技术知识产权保驾护航,维护智慧农业参与主体的权益。 作为新业态,需要规划引领,资源聚合。智慧农业发展必然经过一个培育、发展和成熟的过程,因此,当前要科学谋划,制定出符合中国国情的智慧农业发展规划及地方配套推进办法,为智慧农业发展描绘总体发展框架,制定目标和路线图,从而打破我国智慧农业虽然发展多年但却各自为政所形成的资源、信息孤岛局面,将农业生产单位、物联网和系统集成企业、运营商和科研院所相关人才、知识科技等优势资源互通,形成高流动性的资源池,形成区域智慧农业乃至全国智慧农业发展一盘棋局面。 Read more.
LoRa与NB-IoT的对比
没有一种技术可满足IoT的所有需求,其的应用需要考虑众多因素,如:节点成本、网络成本、电池寿命、数据传输速率(吞吐率)、延迟、移动性、网络覆盖范围以及部署类型等等。而LoRa与NB-IoT这两技术具有不同的技术与商业特性,它们在不同的应用场景能发挥相应的作用。下面,并对LoRa与NB-IoT的对比进行阐述,且也对各自适合的应用场景进行说明。 LoRa与NB-IoT的对比: 一、频段,服务质量和成本 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。处于500MHz和1GHz之间的频段对于远距离通信是最优的选择,因为天线的实际尺寸和效率是具有相当优势的。 LoRaWAN使用免费的非授权频段,并且是异步通信协议,对于电池供电和低成本是最佳的选择。LoRa和LoRaWAN协议,在处理干扰、网络重叠、可伸缩性等方面具有独特的特性,但却不能提供像蜂窝协议一样的服务质量(QoS)。据悉授权的Sub-GHz频段的竞拍,每MHz价格超过5亿美金。蜂窝网络和NB-IoT出于对服务质量(QoS)的考虑,并不能提供类似LoRa一样的电池寿命。由于QoS和高昂的频段使用费,需要确保QoS的应用场景推荐使用蜂窝网络和NB-IoT,而低成本和大量连接是首选项的话LoRa是不错的选择。 二、电池寿命和下行延迟 蜂窝网络设计的理念是最优的频段利用率,相应的就牺牲了节点成本和电池寿命。相反,LoRaWAN节点是为了低成本和长电池寿命而生,在频段利用率方面有一定的欠缺。 关于电池寿命方面有两个重要的因素需要考虑,节点的电流消耗(峰值电流和平均电流)以及协议内容。LoRaWAN是一种异步的基于ALOHA的协议,也就是说节点可以根据具体应用场景需求进行或长或短的睡眠,而蜂窝等同步协议的节点必须定期地联网。例如,现在市面上的手机工作时每1.5s必须与网络进行同步。在NB-IoT中,这种同步变少但是仍然在定期进行,这样就额外的消耗了电池的电量。 在蜂窝网络中调制是充分利用频段的有效手段,但是从节点的角度这并不是有效的。蜂窝的调制(OFDM或者FDMA)需要一个线性的发射器来产生调制信号,而一个线性的发射器需要的峰值电流比非线性调制多几个数量级,越高的峰值电流会消耗电池更多的电量。 但同步的通信协议在较短的下行延迟方面具有优势,同时NB-IoT可以为需要大量数据吞吐量的应用提供快速的数据传输速率。而LoRaWAN的ClassB通过定期地(编程实现)唤醒终端以收取下行消息而缩短了下行通信的延迟。 所以对于需要频繁通信、较短的延迟或者较大数据量的应用来说NB-IoT或许是更好的选择,而对于需要较低的成本、较高的电池寿命和通信并不频繁的场景来说LoRa更好。 三、网络覆盖和部署时间表 节点工作的本质需求是网络的覆盖,对于NB-IoT来说一个明显的优势是可以通过升级现有的网络设施来提供网络部署,但是这种升级仅限于某些特定的4G/LTE基站,并且花费较高。并且这种升级仅适于已经具有4G/LTE覆盖的城区,对于偏远或者郊区等没有4G覆盖的来说并不合适。NB-IoT标准在16年6月公布,预计模块将于17年上半年量产发布。除网络部署之外,相应的商业化和产业链的建立还需要更长的时间和努力去探索,但是市场需求和机会是否会等待呢? LoRa的整个产业链相对已经较为成熟了,产品也处于“蓄势待发”的状态,同时全球很多国家正在进行或者已经完成了全国性的网络部署。LoRa产业链一个突出优点是每个环节的成员都掌握着自主性,一些大公司正在计划创造一种混合型的商业模型来部署网络和应用。但NB-IoT产业链会受到频段、运营商等限制。 四、设备成本,网络成本和混合模型 对终端节点来说,LoRaWAN协议比NB-IoT更简单,更容易开发并且对于微处理器的适用和兼容性更好。NB-IoT的调制机制和协议比较复杂,这就需要更复杂的电路和更多的花费,同时NB-IoT和3GPP一样是要收税的。现阶段对于一部手机的税费大概是5美元,但这对于物联网设备来说显得太昂贵了,而且如果贸然的降低税费会引起手机等移动通信市场的价格混乱。所以3GPP组织如何权衡IoT和移动通信两方面税费问题也个大问题。 低成本、技术相对成熟的LoRa模块已经可以在市场上找到了,并且升级版还会接踵而至。LoRa联盟没有过多版权和税费的限制使得在LoRa产业链下模块低于4美元是十分可观的。现在市场上的LoRa模块价格一般在7-10美元,但是随着技术的成熟度提高4-5美元并不是大问题。而现在一个LTE模块的价格却很难低于20美元。 相对于传统的只依靠“铁塔”部网,对于IoT和LPWAN来说部署需要使用不同模型以降低支出和运营成本。LoRaWAN部署花费更少,因为可以利用传统的信号塔、工业基站甚至是便携式家庭网关来进行。现阶段一个塔式的基站价格大概是1000美元,工业基站价格低于500美元,而家庭式的网关只需要100美元左右。但是对于NB-IoT来说,升级现有的4GLTE基站的价格保守估计每个不少于15000美元。 五、应用举例 如之前提到的,没有一种技术可以同时满足IoT应用的所有需求。下面将通过几个具体的应用实例来分析NB-IoT和LoRa各自适合的应用场景。 A:智能电表 在智能电表领域相关的公司和部门需要高速率的数据传输、频繁的通信和低延迟。由于电表是由电源供电的,所以并没有超低功耗和长电池使用寿命的需求。并且还需要对线网进行实时监控以便发现隐患时及时处理。LoRaWAN的ClassC可以实现低延迟,但是对于高传输速率和频繁通信的需求NB-IoT是更适合于智能电表的选择。并且电表一般安装在人口密集的地区的固定位置,所以对于运营商部网也较为容易。 B:智慧农业 对农业来说,低功耗低成本的传感器是迫切需要的。温湿度、二氧化碳、盐碱度等传感器的应用对于农业提高产量、减少水资源的消耗等有重要的意义,这些传感器需要定期地上传数据。LoRa十分适用于这样的场景。而且很多偏远的农场或者耕地并没有覆盖蜂窝网络,更不用说4G/LTE了,所以NB-IoT并不如LoRa一样适合于智慧农业。 C:自动化制造 工厂机器的运行需要实时的监控,不仅可以保证生产效率而且通过远程监控可以提高人工效率。在工厂的自动化制造和生产中,有许多不同类型的传感器和设备。一些场景需要频繁的通信并且确保良好的服务质量(QoS),这时NB-IoT是较为合适的选择。而一些场景需要低成本的传感器配以低功耗和长寿命的电池来追踪设备、监控状态,这时LoRa便是合理的选择。所以对于自动化生产制造的多样性来说,NB-IoT和LoRa都有用武之地。 D:智能建筑 对于建筑的改造,加入温湿度、安全、有害气体、水流监测等传感器并且定时的将监测的信息上传,方便了管理者的监管同时更方便了用户。通常来说这些传感器的通信不需要特别频繁或者保证特别好的服务质量,同时便携式的家庭式网关便可以满足需要。所以该场景LoRa是比较合适的选择。 E:零售终端(POS) 零售终端(POS)系统往往需要较频繁和高质量的通信,而且这些设备通常有专门供电的设备,所以对于较长的电池使用寿命没有要求。同时对于通信的时效性和低延迟要求较高。所以出于以上考虑NB-IoT比较适合于本应用。F:物流追踪追踪或者定位市场的一个重要的需求就是终端的电池使用寿命。物流追踪可以作为混合型部署的实际案例。物流企业可以根据定位的需要在需要场所部网,可以是仓库或者运输车辆上,这时便携式的基站便派上了用场。LoRa可以提供这样的部署方案,而对于NB-IoT来说追踪范围过大基站的铺设是很大的问题。同时LoRa有一个特点,在高速移动时通信相对于NB-IoT更稳定。出于以上的考虑,LoRa更适合于物流追踪。 以上就是LoRa与NB-IoT的对比的内容介绍,也阐述了 LoRa与NB-IoT 两者各自的特点与商业模式。在IoT领域中,每一个应用场景都有自己独特的需求与考虑,相信 LoRa与NB-IoT 在IoT市场上都会有属于自己一席之地的。 Read more.
SigFox与LoRa技术原理、应用场景和商业模式上的比较
多年来,Sigfox和LoRa是LPWAN领域的主要竞争对手。虽然公司背后的商业模式和技术原理完全不同,但Sigfox和LoRa适用的应用场景非常相似:移动网络运营商(例如中国电信等)采用他们的技术在城市进行低功耗,广域网的进行物联网部署,也就是常说的LPWAN。 然而,近年来,随着新竞争者进入市场,即窄带物联网,也就是NB-IoT,LoRa依然风生水起,在全球范围内逐渐被广泛使用,而Sigfox的市场份额停滞不前,似乎正在苦苦挣扎。从技术角度来看,Sigfox在美国的网络性能并不像欧洲那么好,在中国就更差了些,Sigfox是一家法国公司。这部分是因为它在US-900 MHz中使用的频段容易受到高水平的干扰; 并且由于美国联邦通信委员会的空中时间限制(400毫秒),这削弱了链路并限制了Sigfox在美国可以覆盖的面积。 由于Sigfox的商业模式依赖于网络运营商租售的提成收入,利润率并不高。最重要的是,Sigfox最近经历了很大的人事变动,这表明在留住顶尖人才方面需要做一些努力。 另一方面,LoRa虽然可预见的时间内,将会继续保持增长,单它是一项有严格细分市场的通讯技术,尤其是随着NB-IoT和LTE-M等其他技术的上市,已经没有可能完全吞下低功耗广域网市场。 总而言之,物联网连接的重点似乎发生了变化。Sigfox和LoRa仍然是竞争对手吗?是的。但是现在人们并不专注于网络技术,他们专注于应用场景。这些技术已被降级到应有的位置,它们是工具,仅此而已。 尽管如此,LPWAN不会很快就会被取代,这使得对Sigfox vs. LoRa的讨论仍然具有一点热度,我们就用这一篇文章来总结一下,SigFox与LoRa在技术原理、应用场景和商业模式上的区别。 技术原理 SigFox Sigfox是一种窄带(或超窄带)技术,它使用称为二进制相移键控的标准无线电传输方法,它采用非常窄的频谱并改变载波无线电波的相位以对数据进行编码。这允许接收器仅在一小片频谱中接收信号,从而降低噪声的干扰。它需要廉价的无线终端和相对复杂的基站来管理网络。 Sigfox支持双向通信功能,从终端到基站的通信相对较好,但其从基站到终端的容量受到限制,并且费用也高。这是因为端点上的接收器灵敏度不如昂贵的基站那么好。 截至2017年底,Sigfox已在超过36个国家开展业务(其中17个国家覆盖全国),并计划在2018年将这一数字增加到60个。 LoRa 相比于Sigfox,LoRa是一种具有更宽频带的扩频技术,通常为125 kHz或更高。其频率利用编码增益来提高接收器灵敏度。 LoRa比SigFox所使用的频谱款,理论上干扰相对就更多。然而,lora信号通过编码增益,使得这部分因为提高带宽导致的噪声显著降低。 SigFox和LoRa的资费差不多,但与SigFox昂贵的硬件不同,lora的终端设备和基站更便宜一些,这是因为你可以在lora的基站和终端设备可以使用完全相同的芯片。虽然LoRa基站往往比终端设备贵,但与SigFox的基站相比那还是小巫见大巫了。 SigFox与LoRa的应用场景 由于Sigfox与LoRa技术上的技术特点上的不同,其所适用的应用场景就有所差别。 最典型的区别是,Sigfox需要移动服务商的基站设备,在移动信号覆盖不到的偏僻和地下区域,例如采矿和隧道挖掘等地下作业、山区、西北无人区的工矿业等,这种情况Sigfox无法使用。而LoRa不必通过运营商的基站,因此没有地域限制,你可以自己搭建和管理网络,而且成本低。举例来说,地下停车场 如果由于对称链接需要真正的双向性数据传输,LoRa可能是更好的选择。因此,如果您需要命令和控制功能,例如电网监控,LoRa是最佳选择。 使用Sigfox,您可以使用双向命令和控制功能,但要正常工作,由于非对称链接,网络密度需要更高。因此,数据量小并且发送频率低的应用,Sigfox也是不错的选择。 除了这些微小的差异,Sigfox和LoRa服务于类似的市场。值得注意的是,这两种技术最初都是针对865和868 mHz之间的欧洲频段而设计的,并且它们都面临着进入美国监管市场的挑战。目前正在取得进展,两种技术都在努力达到美国联邦通信委员会的通讯标准。 商业模式 SIGFOX Sigfox商业模式采用自上而下的方法。该公司拥有其所有技术专利,从后端数据和云服务器到终端设备。但区别在于SigFox本质上是端点的开放市场。只要商定了某些业务条款,Sigfox就会将其终端技术提供给硅制造商或供应商所需的任何产品。意法半导体,Atmel和德州仪器等大型制造商生产Sigfox芯片。Sigfox认为保持低应用成本是保持竞争力的关键。 Sigfox终端使用商用MSK无线电,它们相对便宜。你可以花几块钱购买一块模块,所以Sigfox的合作伙伴并没有从硬件本身挣到利润。Sigfox通过让网络运营商向客户转售其技术堆栈支付服务费来赚钱。换句话说,Sigfox放弃了硬件方面的利润,但将软件和网络作为服务出售。在某些情况下,公司实际部署网络并充当网络运营商。在法国和美国就是这种情况; 当你在那里购买窄带物联网服务时,你将会在Sigfox网络上运行。 Sigfox的最终目标是让世界各地的大型网络运营商部署其网络。它已经筹集了3亿多欧元来实现这一目标,并且具有很大的全球影响力。Sigfox自2009年以来一直存在(比该领域几乎所有其他技术活的都长),它可能是物联网中最具狼性的通讯技术了。 Sigfox认为,与移动网络运营商合作来部署网络并从中收取少量服务费,而不是在终端销售昂贵的硬件。但是,这种商业模式存在一些缺点。首先,如果你想部署一个Sigfox网络,你必须直接使用Sigfox,没有其他选择。此外,在一个区域中只能部署一个Sigfox网络。 LoRa LORA联盟有不同的策略,他们的网络管理方式是开放的,您可以签约并加入lora联盟,任何硬件或网关制造商都可以制造LoRa模块或网关。但是唯一为LoRa制作芯片的公司是Semtech。其他制造商生产的系统级封装设备内部采用的也是Semtech的芯片。因此,虽然生态系统本身是开放的,但它确实有不开放的元素。 关于LoRa的开放标准的一个好处是它的灵活性带给它非常强大的生命力,它不会由特定的公司驱动。在实践中,这确实会导致开发速度变慢,因为您正在通过联盟制定标准。 LoRa联盟认为开放性会带来活力,因此成员们强调任何人都可以加入联盟并构建硬件来支持它。这里的关键是采用LoRa的公司如何获得价值。就像Sigfox一样,LoRa联盟希望网络运营商部署LoRa网络,但他们也希望私营公司和初创公司使用lora。为此,他们围绕漫游网络展开了一些讨论。围绕这一想法的业务和技术尚未充实,因此接下来的步骤之一将是弄清楚如何允许从公共网络漫游到公共网络和专用网络到专用网络。 Read more.
LoRa五大优势—全球企业通用物联网技术
LoRa,作为最早商用的LPWAN技术之一,全球已有95个国家部署,联盟成员超过500家。在国内,阿里巴巴已宣告全面推动LoRa覆盖与普及,阿里云IoT与多个广电运营商合作,开始建设城市级LoRa全网覆盖。不过,仍有不少人对于这项技术不太了解。对此,本文将从物联网的“应用”、“连接”和“安全”三大重点来说说LoRa独具优势的特征。  应用:智慧城市、智慧社区快速普及  1、为什么LoRa能迅速普及落地?客户愿意买单 物联网叫得火热,可对于客户,哪些应用是刚需的?哪些是可有可无的?是雪中送炭,还是锦上添花?答案很简单,能帮助客户省钱的、赚钱的,能保障人身安全、提供社会便利、维护社会稳定的物联网应用,一定是雪中送炭的,而方便好玩的一定是锦上添花的。案例一:智联城市大脑。垃圾箱房满溢,家里煤气没关好,窨井盖没盖好,报警装置立即报告给相关部门;消防通道有车停放,超过5分钟地磁自动报警……在某区,41个物联网应用场景,9万个传感器遍布全区5.5平方公里,将数据采集至城市大脑进行实时分析和判断,生成处置流程,自动派单,整合公安、交警、城管、市场、市容、环卫等力量及时处置,让城市变得更有序、更安全和更干净。案例二:智慧梦想小镇。在杭州余杭区的梦想小镇,基于阿里云IoT的LinkWAN平台布设了LoRa网络来提供城市管理服务。在已交付的第一期项目中,LoRa技术在环境卫生,智慧停车,井盖监控等应用上为小镇管理者和居民提供便利的服务。 运营者能够赚钱 孤岛式的物联网应用能赚钱吗?估计要打一个大问号。对于运营商、应用提供商等,物联网连接规模越大,价值越大,这个道理自不待言。 案例三:上海东方明珠转型智慧城市服务商。采用LoRa技术承接了上海市六个区的智能化方案落地和运营,利用LoRa技术对城市消防、小区安全及城市孤寡老人进行全面感知,并通过事件联动相关部门加快处置流程,帮助城市政府提高工作效率,也帮助市民得到更加优质的服务。 对广电企业而言,LoRa是目前最合适的物联网技术。一方面,广电企业的频谱资源完全可以承载LoRa网络,而且LoRa低成本、产业成熟、部署方便的特点也完全满足广电企业切入各地数字城市建设的迫切需求。根据目前公开资料,北京歌华有线、东方明珠、华数传媒、四川广电网络已经与阿里云IoT联合宣布,在LoRa网络和物联网服务方面开展深度合作。双方将依托频谱资源、物联网全链路资源,快速、低成本地搭建物联网络。 2、LoRa具有成为企业级WiFi的独特价值 与其他LPWAN技术一样,LoRa具备广覆盖、大连接、低功耗、低成本等物联网特性,可广泛应用于多种场景。 与其他LPWAN技术不一样的是,LoRa的易部署、自主性与安全性。且经过国内外的多个商业落地,我们可以断言,LoRa更适合企业用户对自主性、快速性要求高,对连续覆盖、深度覆盖要求高的场景,如园区、工厂、厂矿、农场、物流集散地、综合体、人居社区等环境。 应用很关键,连接是基础,LoRa在连接上有何特别之处?   连接:适用于企业专网部署   说到连接,LoRa特别之处是其网络构架,该构架独辟蹊径,简单灵活,也调优了LPWAN共同具备的大连接、广覆盖、低功耗和低成本等特性。 LoRa网络构架由终端节点、网关、网络服务器和应用服务器四部分组成。 大多数的网络采用网状拓朴,这易于不断扩张网络规模,但缺点在于使用各种不相关的节点转发消息,路由迂回,增加了系统复杂性和总功耗。 但LoRa采用星状拓朴,网关星状连接终端节点,但终端节点并不绑定唯一网关,相反,终端节点的上行数据可发送给多个网关。 LoRa星状拓朴的好处有三: 1)结构简单,部署灵活 星装拓扑结构简单,网关选点、部署灵活,且时延低。由于无线系统非常复杂且依赖于环境,如果没有任何经验,部署网络时必然会遇到不少麻烦,花费大量时间和精力,因此简化集成、灵活的网络部署方式是发展趋势,这也是LoRa的设计初衷。 2)调优功耗、覆盖、容量等性能 星装拓扑可将智能化的、复杂的和耗电较高的工作交给网关/网络服务器来处理,来延长终端电池寿命;网关执行自适应数据速率,适应不同终端节点的速率和功率,从而获得最大的网络容量和最长的终端电池寿命;同时,相比于网状拓扑,星装拓扑减少了同步开销和跳数,可进一步降低功耗。 3)当终端节点处于移动状态时,无需网关间切换,这利于资产跟踪等物联网应用。 从网络构架看,LoRa除了与其他所有LPWAN技术一样具备广覆盖、低成本、低功耗、低速率、高安全等特性之外,还有一颗“小、快、灵”的梦想。它适用于企业专网部署,自己部署网关,覆盖几公里范围的园区,也考虑到了如同手机网络一样的大型公共网络部署。  技术:LoRa五大优势—全球企业通用物联网技术  一是广覆盖。LoRa单一网关的覆盖距离通常在3-5km的范围,在复杂的城市环境中可以超过传统蜂窝网络,空旷地域甚至高达15公里以上,在特定条件下100百公里的距离也能够成功。 二是低功耗。电池供电可以支撑数年甚至十多年。 三是高容量。GSM基站通常在小几千的连接,家用wifi网关往往仅有20不到的终端连接能力,LoRa网关得益于终端无连接状态的特性,可提供超过两万以上的终端连接数量。 四是网络通信成本极低,同时支持窄带数据传输。 除了以上四点,下面重点聊一聊第五点:安全性。 “前瞻性安全设计”成技术亮点 LoRaWAN具有两个安全层:网络层安全和应用层安全,分别使用NwkSKey和APPSKey两个会话秘钥对所有网络数据流量进行加密保护。 •NwkSKey用于在终端和网络之间传输时加密MAC层有效负载,其用来计算信息完整性代码(MIC)值,以防止伪消息和验证终端节点,实现网络层安全。 •AppSKey用于在终端和应用服务器之间端到端加密应用负载,实现应用层安全,可确保网络运营商无法访问终端用户的应用数据。 LoRaWAN端到端的加密机制确保了只有持有密钥且被授权实体才能访问应用数据,防止了应用数据被窃听,保护了数据完整性和隐私。 此外,MAC还利用帧计数器(FrameCounter,FCNT)来确保不会重复收到一个已经收到的帧,此机制可以避免重放攻击。 NwkSKey和AppSKey是如何产生的呢?下面要说说LoRa终端的OTAA激活流程。 OTAA激活流程,也叫入网流程,该过程在发送实际数据之前生成每个设备的NwkSKey、DevAddr和AppSKey。 在理解该流程之前,再来了解一下一个根密钥AppKey,每一个LoRa终端具有一个唯一标识的128位AppKey,AppSKey和NwkSKey由AppKey生成。 流程如下: 1)JoinRequest(加入请求) 终端设备发送JoinRequest消息(用AppKey签名),JoinRequest包含以下信息:AppEUI、DevEUI和DevNonce。 DevEUI标识唯一的终端设备,相当于设备的MAC地址;AppEUI标识唯一的应用提供者,比如垃圾桶监测应用,智慧路灯等都有自己唯一的ID;AppKey由应用程序拥有者分配给终端。 DevNonce是一个包含2字节的随机数,在一个会话周期中,网络服务器会一直跟踪DevNonce值,保证DevNonce值永远不可能被重复使用,一旦被网络服务器发现,该JoinRequest将被丢弃,这个机制可以有效的防止重放攻击。 2)认证和会话密钥生成 网络服务器收到JoinRequest后,首先执行基于DevNonce的重放攻击防范流程,如果发现重复使用DevNonce值,网络服务器确定该消息无效,加入过程失败;如果该消息有效,网络服务器使用MIC值对终端设备进行身份验证,若终端设备通过身份验证,则网络服务器会生成AppSKey和NwkSKey。 3)JoinAccept(加入接受) JoinAccept消息包含AppNonce、NetID、终端地址DevAddr、传输时延RxDelay等,AppNonce是一个网络服务器产生的随机数,用于给终端生成AppSKey和NwkSKey两个会话密钥。 4)传送AppSKey 由于AppSKey被设计为保护终端设备和应用服务器之间的端到端通信,因此应将其从网络服务器传送到应用服务器。 5)会话密钥生成 终端接受到JoinAccept消息(使用AppKey加密)后,对其解密并提取参数生成会话密钥AppSKey和NwkSKey。 如果你仔细再阅读一遍,你会发现,整个流程中并没有通过空中发送密钥,只是交换了两侧所需计算的缺失部分,这就保证了无法通过空中拦截流量来生成任何密钥。 但这一的设计仍然有缺陷,由于AppSKey和NwkSKey由同一个AppKey生成,有AppKey泄露的风险。 […] Read more.
应用于智慧社区和供应链管理的全新LoRa网络解决方案
不久前,Semtech物联网市场与战略副总裁、LoRa联盟(LoRa Alliance®)董事Marc Pegulu先生出席了在深圳举办的腾讯云物联网生态峰会。在此次活动上,Marc与来自国内物联网行业的领先企业和开发人员进行了交流,并作了题为《物联网连接解决方案》的发言。 Marc的演讲包括三个部分:当前的各种物联网连接技术,LoRaWAN®的市场优势,以及Semtech最新推出的支持不同创新应用场景的、多样化的产品。他介绍道:“低功耗、低成本和高灵活性的LoRa以窄带通信的模式覆盖了短距和长距应用场景,可支持诸如传感器、执行器和标签等等应用技术,成为了物联网领域内一种填补了技术空白的连接手段。” 正是基于这些鲜明的特点,到今年1月底,全球有大约140个国家和地区都部署了LoRaWAN网络,接入的终端节点数量达到了1.35亿个。同时,全球部署的网关数量有望超过55万台,可支持20亿个终端节点。在中国,Semtech现有及未来的LoRa产品和方案都符合中国的监管要求和频段分配。 LoRa以其经过验证的技术,已经支持了诸多应用领域内的物联网创新,包括智能公用事业、智慧供应链及物流、智能家居及楼宇、智慧农业、智慧医疗保健、智能工业控制、智慧社区和智慧环境保护等。在这些领域中,基于LoRa技术的创新不断地涌现,推动了包括中国在内的全球社会和经济发展。 为了帮助物联网开发人员和运营商更好地利用LoRa技术来实现应用创新,Semtech正在不断地完善LoRa产品组合,提供更完善、更先进的硬件、软件和支持服务,以加速从解决方案到市场的速度,并支持新一代应用。 目前,Semtech的LoRa产品及服务组合包括涵盖射频和网络芯片的LoRa芯片系列;LoRa Source™加速器,即为各类基于云的开发者提供的硬件参考设计;LoRa Basics™构件和开发者资源,包括各种软件源代码和开发工具;以及LoRa Cloud™云服务,它们是用于管理物联网设备网络接入和安全密钥的云API。 在芯片和硬件解决方案方面,Semtech推出了第二代LoRa收发器芯片,不仅针对物联网应用优化了芯片的各项性能指标,同时还根据应用场景扩展了细分产品系列。目前,新一代的LoRa收发器芯片包括面向超长覆盖范围和移动应用的区域性LoRa应用产品SX1261/62/68系列,以及面向住宅及家庭LoRa应用的LLCC68系列。 在网络芯片领域,Semtech也推出了创新的网关芯片,包括SX1302Corecell LoRa网关基带收发器芯片,以及SX1250多频段Sub-GHz射频前端芯片。这些网关芯片具有小型化和高性价比等特点,并将功耗降低到了上一代产品的10%,从而将LoRa网关的应用范围从原来的行业物联网应用拓展到了家庭、楼宇和移动应用。 Marc总结道:“云服务已经成为今天的基础设施,LoRa将力助大家去提供低功耗、高性价比的边缘连接。基于LoRa的物联网平台为各行各业的应用开发商带来了巨大的机会,使大家可以去服务企业、消费者、智能社区和其他细分市场。” 以下是本次发言的PPT,包含最新LoRa产品的性能指标简介。更多详情请点击下方阅读原文,浏览Semtech中文官网LoRa专区。 Read more.
LoRaWAN 基础知识与关键技术
摘要: LPWAN与LoRaWAN的关系 LPWAN或称LPN,全称为Low Power Wide Area Network或者LowPower Network,指的是一种无线网络。这种无线网络强调低功耗与远距离,通常用于电池供电的传感器节点组网。 LPWAN与LoRaWAN的关系 LPWAN或称LPN,全称为Low Power Wide Area Network或者LowPower Network,指的是一种无线网络。这种无线网络强调低功耗与远距离,通常用于电池供电的传感器节点组网。因为低功耗与低速率的特点,这种网络与其他用于商业,个人数据共享的无线网络(如WiFi,蓝牙等)有着鲜明的区别。 应用中,LPWAN可使用集中器组建为私有网络,也可利用网关连到公有网络上去。 LPWAN因为跟LoRaWAN名字类似,再加上最近的LoRaWAN在IoT领域引起的热潮,使得不少人对这两个概念有所混淆。事实上LoRaWAN仅仅是LPWAN的一种,还有几种类似的技术在与LoRaWAN进行竞争。 图1 LPWAN与其他无线网络相比 概括来讲,LPWAN具有如下特点: 双向通信,有应答 星形拓扑(一般情况下不使用中继器,也不使用Mesh组网,以求简洁) 低数据速率 低成本 非常长的电池使用时间 通信距离较远 LPWAN适合的应用: IoT,M2M 工业自动化 低功耗应用 电池供电的传感器 智慧城市,智慧农业,抄表,街灯控制等等 LoRaWAN与LoRa的关系 同样是因为名字类似,不少人将LoRaWAN与LoRa两个概念混淆。事实上LoRaWAN指的是MAC层的组网协议。而LoRa只是一个物理层的协议。虽然现有的LoRaWAN组网基本上都使用LoRa作为物理层,但是LoRaWAN的协议也列出了在某些频段也可以使用GFSK作为物理层。从网络分层的角度来讲,LoRaWAN可以使用任何物理层的协议,LoRa也可以作为其他组网技术的物理层。事实上有几种与LoRaWAN竞争的技术在物理层也采用了LoRa。 图2 LoRaWAN网络分层(图中物理层使用LoRa,但是要注意物理层与MAC层独立,至于无线频段,图中使用的ISM频段,但从技术角度来讲也可使用其他任何频段) LoraWAN的主要竞争技术     市场上存在多个同样使用LoRa作为物理层的LPWAN技术,例如深圳艾森智能(AISenz Inc.)的aiCast。aiCast支持单播、多播和组播,比LoRaWAN更加复杂完备。许多LoRaWAN下不可能的应用因此可以实现。 Sigfox使用慢速率的BPSK(300bps),也有一些较有前景的应用案例。 NB-IoT(Narrow Band-IoT)是电信业基于现有移动通信技术的IoT网络。其特点是使用现有的蜂窝通信硬件与频段。不管是电信商还是硬件商,对这项技术热情很高 关键技术LoRa简介  LoRaWAN的核心技术是LoRa。LoRa是一种Semtech的私有调制技术(2012收购CycleoSAS公司得来)。为了便于不熟悉数字通信技术的读者理解,先介绍两个常见的调制技术FSK与OOK。选用这两个调制方式是因为: 这两个是最简单、最基础、最常见的数字通信调制方式 在Semtech的SX127x芯片上与LoRa同时被支持,尤其是FSK经常被用来与LoRa比较性能。 OOK OOK全称为On-Off Keying。核心思想是用有载波表示一个二进制值(一般是1,也可能反向表示0),无载波表示另外一个二进制值(正向是0,反向是1)。 图3 OOK时域波形 在0与1切换时也会插入一个比较短的空的无载波间隔,可以为多径延迟增加一点冗余以便接收端解调。OOK对于低功耗的无线应用很有优势,因为只用传输大约一半的载波,其余时间可以关掉载波以省功耗。缺点是抗噪音性能较差。 FSK FSK全称为Frequency Shift Keying。LoRaWAN协议也在某些频段写明除LoRa之外也支持(G)FSK。FSK的核心思想是用两种频率的载波分别表示1与0。只要两种频率相差足够大,接收端用简单的滤波器即可完成解调。 […] Read more.
LoRa与NB-IoT技术有什么区别
交互数据的激增,需要相应的网络技术的支撑,而现阶段应用的网络技术还无法满足长距离、窄宽带的通信场景的需求,在这样的背景下,物联网应运而生。而低功耗网络作为物联网的重要技术,其发展速度最快。 技术对比 1、工作频段与服务质量 对于工作频段而言,在远距离通讯中,对于LoRa来说,处于非授权频段进行工作,与其他行业的无线通讯网络相比较,在LoRa技术中融入了线性调频技术,充分确保了工作频段的低功耗性,在很大程度上,增加了通讯距离 。对于NB-IoT技术,主要是建立在蜂窝技术的基础之上,采用了1GHz之下的授权频段。 与NB-IoT相比,LoRa技术的抗干扰能力较强,且可实现多信道数据的并行处理,但无法提供与NB-IoT相同的服务质量,若想取得更高的服务质量,需要投入更多的资源。在NB-IoT技术之中,通过授权频段及同步协议,可为服务质量打下基础,而对于LoRa技术,其应用的场景不能对该技术有很高的服务质量要求。通过比较,NB-IoT更加可靠,可以为用户提供高质量服务,用户体验更佳,大部分运营商也更加青睐于NB-IoT。 2、网络覆盖范围与成本 在网络覆盖范围方面,NB-IoT覆盖面更大。在郊区,利用LoRa技术,传输距离只能达到15千米,而利用NB-IoT技术,传输距离可达35千米,超过前者的两倍。不过,在部署方面,LoRa要优于NB-IoT。对NB-IoT进行部署的时候,信号强度取决于4G/ITE的情况,比如NB-IoT无法部署在4G未覆盖的农村地区。在成本方面,虽然NB-IoT的服务质量比较好,但在频段授权方面,会花费很多的资金,在每个基站中,最少的投资资金也需要15000美金;对于LoRa技术,其服务质量不高,只能够适用于要求比较少的场景中,在部署成本方面,比NB-IoT会少很多。 3、电池寿命与频段利用率 对于IoTaWAN协议,能够按照实际的应用场景,对节点的通讯频率进行合理调整,有效降低了运行能耗,不管是蜂值电流,还是休眠电流均比较小,有效延长了电池的使用寿命。 市场定位 1、LoRa技术 在LoRa技术中,其协议具有一定的独特性,能够根据客户的需求,及时做出相应的改变,在网络部署方面, 花费的成本也相对较低。一般来说,LoRa技术可以应用在具有特殊要求的网站中,比如说:企业以及政府机构等。LoRa技术具有较强的灵活性,也比较经济实惠。不仅如此,LoRa可以满足定位跟踪额的需求,功耗比较低,其连接量比较大。 在我国的各个城市中,具有诸多的高速公路,各个国道和省道 也正在不断的发展中,在这样的背景下,出现了智慧道路。在LoRa技术的基础上,提出了智慧道路的想法,利用LoRa信号覆盖,能够有效处理道 路中诸多的突发情况,缓解了交通拥堵现象。 (1)应急终端 在道路中,一旦出现车祸,又或者车辆出现问题的情况下,在路灯杆中,经过应急终端的安装,可以向道路管理云平台发送相应的求助请求信息。在道路管理云平台中,经过接收相应的请求之后,得䀐GIS,可以准确掌握事发地点,进而安排适合的人员,准确 到达事发地点,有效处理交通事故。 (2)手机APP用户端 在APP客户端中,用户能够接收道路管理云平台所发送的交通情况信息,在道路管理云平台中,可以向自己 车辆发送其所在路段的交通信息,在智慧道路中,提供的信息比较准确。 (3)道路管理云平台 对于道路云平台,主要的功能包括两方面,第一,接收应急终端的求助请求;第二,在APP客户端中,为客户及时反馈路况。 2、NB-IoT技术 NB-IoT是基于蜂窝技术建立的,其服务质量比较高,受到诸多运营商的认可。由于国际标准的指定,在加上监管政策的实施,运营商对NB-IoT技术进行了大力推广,在网络部署中,NB-IoT技术得到了广泛应用,在公网以及运营商级的相网络中,NB-IoT技术具有明显的优势。如今,在市场中,经过NB-IoT技术的应用,可以满足低传递速率的场景,还能满足时间延长较少的场景,具体的应用实例如下。 以NB-IoT为基础,这样的智慧消防栓能够有效弥补传统消防栓的不足,尤其是消防栓偷水、漏水、倾斜撞倒、故障检测等方面的问题。对于NB-IoT技术,应用在智慧消防栓的时候,主要优势为以下几个方面。 (1)状态监测 监测城市各街道消火栓状态,以及电源、水压是否正常、完好;消火栓开水监测及开水持续时间监测;消火栓完好监测(倾斜、撞倒); (2)异常实时报警 出现突发情况,系统自动发出报警信息,通知相关人员对有安全隐的地点采取紧急措施,避免出现意外; (3)偷水漏水监测 硬件方案内置感应传感器,可感应消火栓转轴的拧动,从而获取消火栓的阀位开关度,监测偷水漏水。 (4)人员识别 通过在嵌入式主板集成RFID识别器,并为每个维护管理人员配备相应的IC卡,可精确判断消防栓的开闭是否属于正常维护,实现智能化管理。 (5)地图精确定位 系统架构GIS地理信息系统平台,将消防辖区内消防栓数据定位在地图上,直观显示每个消防栓地理位置以及状态。 3、LoRa与NB-IoT的共同发展 经过大量的分析可知,LoRa与NB-IoT有着自己的技术特点,其市场特性也是不同的,在这两者中,技术都不是完整的,根据目前物联网发展的情况可知,LoRa与NB-IoT的共同发展是未来的发展方向,经过这两项技术的联合应用,可以优势互补,进而建立更加健全的物联网网络层,扩大物联网的立体格局。 综上所述,在物联网市场中,经过LoRa、NB-IoT技术的应用,开创了物联网的新格局,促进了各个行业的发展。对于LoRa技术,可以有效应用在网络部署中,而NB-IoT技术的服务质量比较高,在公用网络值得推广使用。 Read more.