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关于Lora的问答清单_了解LoRa背后的知识
2022-01-17 15:13:39 阅读: 发布人:纵横智控

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、915MHz等。

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以下是关于Lora的问答清单,让你进一步了解LoRa背后的知识:

1、什么是LoRa调制?

LoRa(Long Range,远距离)是一种调制技术,与同类技术相比,提供更长的通信距离。调制是基于扩频技术,线性调制扩频(CSS)的一个变种,具有前向纠错(FEC)。

LoRa显著地提高了接受灵敏度,与其他扩频技术一样,使用了整个信道带宽广播一个信号,从而使信道噪声和由于使用低成本晶振而引起频率偏移的不敏感性更健壮。

LoRa可以调制信号19.5dB低于底噪声,而大多数频移键控(FSK)在底噪声上需要一个8-10dB的信号功率才可以正确调制。LoRa调制是物理层(PHY),可为不同协议和不同网络架构所用-Mesh、Star、点对点等等。

2、LoRa技术与SIGFOX,NWave的区别在哪里?

总的来说,LoRa技术采用的是一种扩频技术;SIGFOX公司使用窄带BPSK调制技术;NWave公司使用Weightless标准,与SIGFOX公司使用的技术较为相似。

目前使用超窄带技术的公司可供选择的收发器芯片较多,而LoRa仅能使用Semtech提供的芯片。

3、LoRa处理干扰怎么样?

LoRa调制解调器对同信道GMSK干扰抑制可达19.5dB,或换句话说,它可以接受低于干扰信号或底噪声的信号19.5dB。因为拥有这么强的抗干扰性,所以LoRaTM调制系统不仅可以用于频谱使用率较高的频段,也可以用于混合通讯网络,以便在网络中原有的调制方案失败时扩大覆盖范围。

4、LoRa数据数率是多少?

LoRaWAN定义了一组特定的数据速率,但终端芯片或PHY是可以有多种选项。

5、什么是LoRa网关?

LoRa网关设计用于远距离星型架构,并运用在LoRaWAN系统中。他们是多信道、多调制收发、可多信道同时解调、由于LoRa的特性甚至可以同一信道上同时多信号解调。网关使用不同于终端节点的RF器件,具有更高的容量,作为一个透明桥在终端设备和中心网络服务器间中继消息。

网关通过标准IP连接连接到网络服务器,终端设备使用单跳的无线通信到一个或多个网关。所有终端节点的通信一般都是双向的,但还支持如组播功能操作,软件升级,无线传输或其他大批量发布消息,这样就减少了无线通信时间。根据要求的容量和安装位置(家庭或塔),有不同的网关版本。

6、什么是LoRa集中器?

网关和集中器这两个术语都有在使用,但在LoRa系统中他们是等效的部件。在其他行业里,网关和集中器的定义意味着不同的部件。

7、什么是LoRaWAN?

LoRa调制是PHY,LoRaWAN是MAC协议,用于大容量远距离低功耗的星型网络,LoRa联盟正在对低功耗广域网(LPWAN)进行标准化。

LoRaWAN协议针对低功耗、电池供电的传感器进行了优化,包括了不同级别的终端节点以优化网络延迟和电池寿命间的平衡关系。它是完全双向的,由安全专家构建确保了可靠性和安全性。

LoRaWAN架构还可轻松定位移动目标用于资产跟踪,这是物联网增长量最快的应用。主要的电信运营商正在将LoRaWAN部署为全国网络,LoRa联盟正在标准化LoRaWAN以确保不同的国家网络是可以互操作的。

8、LoRaWAN数据速率是多少?

对于LoRa来说,LoRaWAN数据速率范围在0.3kbps到11kbps之间,欧洲地区GFSK数据速率是50kbps。在北美地区,由于FCC限制最小数据速率是0.9kbps。为使终端设备的电池寿命和总体网络容量最大化,LoRaWAN网络服务器通过自适应数据速率(ADR)算法对每个终端设备数据速率和RF输出分别进行管理。

ADR对于高性能网络是至关重要的,具有了可扩展性。在基础设施方面,以最小的投资部署一个网络,当需要增加容量时,就部署更多的网关,ADR将会使数据速率更高,可将网络容量扩展6到8倍。

9、LoRa网关的容量是多少? 一个网关可以连接多少个节点?

首先最重要的是,容量是在一定时间内节接受数据包数量的一个结果。一个网关有8个通道,使用LoRaWAN协议每天可以接受接近150万包数据。因此,如果你的应用每小时发送一个包,那么一个网关就可以处理大约62500个终端设备。

10、什么是LoRa终端节点或点?

LoRa终端节点是LoRa网络的部分,进行感应或控制。这些终端节点使用LoRaWAN网络协议与LoRa网关(集中器或基站)建立通信。

11、什么是自适应数据速率(ADR)?

ADR是一种方法,改变实际的数据速率以确保可靠的数据包传送,最优的网络性能,容量的规模。例如,靠近于网关的节点使用较高的数据速率(缩短传输时间)和较低的输出功率。只有在链路预算非常边缘的节点才使用最低的数据速率和最大的输出功率。

ADR方法可以适应网络基础设施的变化,支持变化的路径损耗。为使终端设备的电池寿命和总体网络容量最大化,LoRa网络基础设施通过实现ADR对每个终端设备的数据速率和RF输出分别进行管理。

12、LoRa信道活动检测(CAD)模式的过程是怎样的?

CAD用于检测LoRa信号的存在,而不是使用一个接受信号强度(RSSI)的方法来识别是否有信号存在。它能够把噪音和需要的LoRa信号区分出来。CAD过程需要两个符号,如果被CAD检测到,CAD_Detected中断变为有效,设备处于RX模式接受数据有效载荷。

13、信号带宽(BW)、符号速率(Rs)和数据速率(DR)间的关系是什么?

理论上, Rs=BW/(2^SF)、DR= SF*( BW/2^SF)*CR,但我们建议你使用Semtech LoRa调制解调器计算器按照不同的配置选型评估数据速率和传输时间。

14、如何选择LoRa信号带宽(BW)、扩频因子(SF)和编码率(CR)?

LoRaWAN主要使用了125kHz信号带宽设置,但其他专用协议可以利用其他的信号带宽(BW)设置。

改变BW、SF和CR也就改变了链路预算和传输时间,需要在电池寿命和距离上做个权衡。请使用LoRa调制解调器计算器评估权衡。

15、LoRa是mesh网络,点对点传,或者是一个网络?

LoRa本身是一个PHY,可用于所有网络拓扑。mesh网络扩展了网络的范围,但会是以降低网络容量、同步开销和电池寿命减少为代价,由于同步和跳数的缘故。LoRa网关和模块间以星形网方式组网,而LoRa模块间理论上可以以点对点轮询的方式组网,当然点对点轮询效率要远远低于星形网。

随着LoRa的链路预算和距离范围的增加,没有必要用mesh网络架构扩展距离,因此LoRaWAN选择星型架构可以优化网络容量、电池寿命,安装容易。

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