《電子技術(shù)應(yīng)用》
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LoRa優(yōu)缺點(diǎn)及其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

2021-01-31
來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
關(guān)鍵詞: LORA 網(wǎng)絡(luò) LPWAN 通信

  LoRaLPWAN通信技術(shù)中的一種,,是美國(guó)Semtech公司采用和推廣的一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸方案。

  許多傳統(tǒng)的無(wú)線系統(tǒng)使用頻移鍵控(FSK)調(diào)制作為物理層,,因?yàn)樗且环N實(shí)現(xiàn)低功耗的非常有效的調(diào)制,。

  而LoRa 則是基于線性調(diào)頻擴(kuò)頻調(diào)制,它保持了像 FSK 調(diào)制相同的低功耗特性,,也明顯地增加了通信距離,。

  LoRa技術(shù)本身?yè)碛谐叩慕邮侦`敏度和超強(qiáng)的信噪比。 LoRa融合了數(shù)字?jǐn)U頻,、數(shù)字信號(hào)處理和前向糾錯(cuò)編碼技術(shù),。除此之外,它還使用了跳頻技術(shù),,可以通過(guò)偽隨機(jī)碼序列進(jìn)行頻移鍵控,,使載波頻率不斷跳變而擴(kuò)展頻譜,防止定頻干擾,。

  LoRa擁有前所未有的性能,,這也意味著,它的使用范圍將會(huì)更廣,。

  LoRa的優(yōu)缺點(diǎn):

  優(yōu)點(diǎn):

  LoRa網(wǎng)絡(luò)具有傳輸距離遠(yuǎn),,工作功耗低,組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)多,,抗干擾性強(qiáng),,低成本等特點(diǎn)。

  傳輸距離遠(yuǎn):靈敏度-148dBm,,通訊距離可達(dá)幾千米

  工作能耗低:Aloha方法有數(shù)據(jù)時(shí)才連接,,電池可工作幾年

  組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)多:組網(wǎng)方式靈活,,可以連接多個(gè)節(jié)點(diǎn)

  抗干擾性強(qiáng):協(xié)議里面有LBT的功能,基于aloha的方式,,有自動(dòng)的頻點(diǎn)跳轉(zhuǎn)和速率自適應(yīng)功能

  低成本:非授權(quán)頻譜,,節(jié)點(diǎn)/終端成本低

  缺點(diǎn):

  LoRa網(wǎng)絡(luò)有諸多優(yōu)點(diǎn),但也有一定缺點(diǎn),。

  頻譜干擾:隨著LoRa的不斷發(fā)展,,LoRa設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)部署不斷增多,相互之間會(huì)出現(xiàn)一定的頻譜干擾,。

  需要新建網(wǎng)絡(luò):LoRa在布設(shè)過(guò)程中,,需要用戶自己組建網(wǎng)絡(luò)。

  有效負(fù)載較?。篖oRa傳輸數(shù)據(jù)有效負(fù)載比較小,,有字節(jié)限制。

  LoRa網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

  LoRa網(wǎng)絡(luò)主要由終端(可內(nèi)置LoRa模塊),、網(wǎng)關(guān)(或稱基站),、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器以及應(yīng)用服務(wù)器組成。應(yīng)用數(shù)據(jù)可雙向傳輸,。

  LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是一個(gè)典型的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),,在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中,LoRa網(wǎng)關(guān)是一個(gè)透明傳輸?shù)闹欣^,,連接終端設(shè)備和后端中央服務(wù)器,。終端設(shè)備采用單跳與一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)關(guān)通信。所有的節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)之間均是雙向通信,。

  LoRa終端設(shè)備

  LoRa的終端節(jié)點(diǎn)可以是各種設(shè)備,,比如水表氣表、煙霧報(bào)警器,、寵物跟蹤器等,。這些節(jié)點(diǎn)通過(guò)LoRa無(wú)線通信首先與LoRa網(wǎng)關(guān)連接,再通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)或者以太網(wǎng)絡(luò),,連接到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中。LoRa網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器之間通過(guò)TCP/IP協(xié)議通信,。

  LoRa網(wǎng)絡(luò)將終端設(shè)備劃分成A/B/C三類:

  Class A:雙向通信終端設(shè)備,。這類終端設(shè)備允許雙向通信,每一個(gè)終端設(shè)備上行傳輸會(huì)伴隨著兩個(gè)下行接收窗口,。終端設(shè)備的傳輸時(shí)隙是基于其自身通信需求,,其微調(diào)基于ALOHA協(xié)議。

  Class A設(shè)備的功耗最低,,基站下行通信只能在終端上行通信之后,。

  Class B :具有預(yù)設(shè)接收時(shí)隙的雙向通信終端設(shè)備,。這一類的終端設(shè)備會(huì)在預(yù)設(shè)時(shí)間中開放多余的接收窗口,為了達(dá)到這一目的,,終端設(shè)備會(huì)同步從網(wǎng)關(guān)接收一個(gè)Beacon,,通過(guò)Beacon將基站與模塊的時(shí)間進(jìn)行同步。

  Class B終端可以使基站知道終端正在接收數(shù)據(jù),。

  Class C:具有最大接收窗口的雙向通信終端設(shè)備,。這一類的終端設(shè)備持續(xù)開放接收窗口,只在傳輸時(shí)關(guān)閉,。

  Class C設(shè)備擁有最長(zhǎng)的接收窗口,,也最耗電。


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