No artigo anterior deste site "Tecnologia de redes de comunicação sem fio de curta distância", houve uma breve introdução ao LoRa. O espaço é limitado e certamente não é possível explicar a tecnologia LoRa em detalhes, então hoje vamos escrever um artigo especial sobre " lora "Princípios técnicos ". O protagonista do artigo é o LoRa, que será utilizado ao longo do artigo.
Como mencionado no artigo anterior, LoRa é uma das muitas tecnologias de comunicação LPWAN. É uma tecnologia de transmissão sem fios de longa distância baseada na tecnologia de espetro alargado. Foi adoptada e promovida pela primeira vez pela empresa americana Semtech.
LoRa is a physical layer or wireless modulation used to establish long-distance communication links. Many traditional wireless systems use frequency shift keying (FSK) modulation as the physical layer because it is a very efficient modulation that achieves low power consumption. LoRa® is based on linear frequency modulation spread spectrum modulation, which maintains the same low power consumption characteristics as FSK modulation, but significantly increases the communication distance. Linear spread spectrum has been used in military and space communications for decades due to its ability to achieve long communication ranges and robustness to interference, but LoRa® is the first low-cost implementation for commercial use.
1. Arquitetura e princípios da rede Lora
Numa rede em malha, os nós terminais individuais reencaminham informações de outros nós para aumentar a distância de comunicação da rede e a dimensão da área da rede. Embora isto aumente o alcance, também aumenta a complexidade, reduz a capacidade da rede e reduz a duração da bateria, uma vez que os nós aceitam e reencaminham informações de outros nós que podem não ser relevantes para eles. Ao implementar ligações de longa distância, a arquitetura em estrela de longa distância é a que faz mais sentido para proteger a vida útil da bateria.
Em uma rede LoRaWAN®, os nós não estão associados a gateways dedicados. Ao contrário, os dados transmitidos por um nó são normalmente recebidos por múltiplos gateways. Cada gateway encaminha os pacotes recebidos do nó final através de algum backhaul (celular, Ethernet, etc.) para um servidor de rede baseado em nuvem. A inteligência e a complexidade são colocadas no servidor, que gere a rede e filtra os dados de entrada para redundância, efectua verificações de segurança, agenda confirmações através de gateways optimizadas e realiza taxas de dados adaptáveis, etc.
2. Composição da rede de tecnologia sem fios LoRa
A rede LoRa é composta principalmente de quatro partes: terminal (pode ter módulo LoRa embutido), gateway (ou estação rádio-base), servidor e nuvem. Os dados da aplicação podem ser transferidos em ambas as direcções.
LoRa Alliance A LoRa Alliance é uma organização aberta, sem fins lucrativos, liderada pela Semtech em março de 2015. Seus membros fundadores incluem a francesa Actility, a chinesa AUGTEK e a Royal Dutch Telecom kpn. Em menos de um ano, a aliança desenvolveu mais de 150 empresas membros, incluindo muitos fabricantes de peso, como a IBM, a Cisco e a Orange de França. Existe um grande número de empresas em cada elo da cadeia industrial (fabricantes de hardware de terminais, fabricantes de chips, fabricantes de módulos de gateway, fabricantes de software, integradores de sistemas, operadores de rede). A abertura desta tecnologia torna a concorrência e a cooperação mais difíceis. A adequação promoveu o rápido desenvolvimento e a prosperidade ecológica de LoRa.
3. Topologia da rede LoRaWAN
A rede LoRaWAN é uma topologia típica de rede Mesh. Nessa arquitetura de rede, o gateway LoRa é responsável pela agregação de dados e conexão entre os dispositivos terminais e os servidores de dados back-end na nuvem. O gateway e o servidor são conectados via rede TCP/IP. Existe uma comunicação bidirecional entre todos os nós e a gateway. Considerando a situação de alimentação por bateria, o nó terminal geralmente dorme. Quando há dados a enviar, acorda e envia os dados.
Por conseguinte, utilizando a tecnologia LoRa, podemos obter distâncias de transmissão mais longas com baixa potência de transmissão. Essa tecnologia de área ampla de baixa potência é necessária para a implantação em larga escala de redes de sensores sem fio.
4. Introdução ao protocolo LoRaWAN
LoRaWAN é um protocolo de comunicação de rede de área ampla de baixa potência baseado no protocolo de camada MAC de código aberto lançado pela LoRa Alliance. Ele fornece principalmente protocolos de comunicação de rede local, nacional ou global para dispositivos sem fio alimentados por bateria.
LoRaWAN? defines the communication protocol and system architecture of the network, and the LoRa® physical layer enables long-distance communication links. Designed from the bottom up, LoRaWAN optimizes LPWAN (Low Power Wide Area Network) for battery life, capacity, distance and cost. An overview of the LoRaWAN specifications for different regions is given, as well as a high-level comparison of the different technologies competing in the LPWAN space.
Não vou apresentar aqui as vantagens e desvantagens da LoRa uma a uma. Quem conhece um pouco sobre essa rede, acredito que todos sabem disso. Se você não quiser Baidu, você pode clicar diretamente neste link: Tecnologia de rede de comunicação sem fio de curta distância para entender as vantagens e desvantagens do LoRa. Com isso, concluímos a introdução de " Princípios técnicos da Lora "Espero que seja útil para si!
