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

2021-01-31
來源: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Semtech公司采用和推廣的一種基于擴頻技術(shù)的超遠距離無線傳輸方案,。

  許多傳統(tǒng)的無線系統(tǒng)使用頻移鍵控(FSK)調(diào)制作為物理層,,因為它是一種實現(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)本身擁有超高的接收靈敏度和超強的信噪比,。 LoRa融合了數(shù)字擴頻,、數(shù)字信號處理和前向糾錯編碼技術(shù)。除此之外,,它還使用了跳頻技術(shù),,可以通過偽隨機碼序列進行頻移鍵控,,使載波頻率不斷跳變而擴展頻譜,防止定頻干擾,。

  LoRa擁有前所未有的性能,,這也意味著,它的使用范圍將會更廣,。

  LoRa的優(yōu)缺點:

  優(yōu)點:

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

  傳輸距離遠:靈敏度-148dBm,,通訊距離可達幾千米

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

  組網(wǎng)節(jié)點多:組網(wǎng)方式靈活,可以連接多個節(jié)點

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

  低成本:非授權(quán)頻譜,節(jié)點/終端成本低

  缺點:

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

  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,,相互之間會出現(xiàn)一定的頻譜干擾。

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

  有效負載較小:LoRa傳輸數(shù)據(jù)有效負載比較小,,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)是一個典型的星形拓撲結(jié)構(gòu),,在這個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中,,LoRa網(wǎng)關(guān)是一個透明傳輸?shù)闹欣^,連接終端設(shè)備和后端中央服務(wù)器,。終端設(shè)備采用單跳與一個或多個網(wǎng)關(guān)通信,。所有的節(jié)點與網(wǎng)關(guān)之間均是雙向通信。

  LoRa終端設(shè)備

  LoRa的終端節(jié)點可以是各種設(shè)備,,比如水表氣表,、煙霧報警器,、寵物跟蹤器等。這些節(jié)點通過LoRa無線通信首先與LoRa網(wǎng)關(guān)連接,,再通過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,每一個終端設(shè)備上行傳輸會伴隨著兩個下行接收窗口,。終端設(shè)備的傳輸時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)接收時隙的雙向通信終端設(shè)備。這一類的終端設(shè)備會在預(yù)設(shè)時間中開放多余的接收窗口,,為了達到這一目的,,終端設(shè)備會同步從網(wǎng)關(guān)接收一個Beacon,通過Beacon將基站與模塊的時間進行同步,。

  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,,只在傳輸時關(guān)閉,。

  Class C設(shè)備擁有最長的接收窗口,也最耗電,。


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