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物联网lora技术,LoRa应用讲解
2020-08-14 阅读:79 发布人:Azir

什么是物联网lora技术

LoRa联盟是一个开放的非营利组织,它在北美,欧洲,非洲和亚洲拥有约400家会员公司,其创始成员包括IBM,MicroChip,思科,Semtech, Singtel,KPN,Swisscom,Fastnet和Belgacom。

LoRa就是LongRange的简称,它是应用在物联网的低功耗广域网传输技术,就像丝丝有3种,LoRa一样有3种,可以应对不同的使用目的,分别是Class A(Baseline,基本定时传输用,强调省电)、Class B(Beacon,除基本传输功能外,增加触发性传输能力)、Class C(提供持续传输功能)。

LoRa具备符合物联网应用的三大特色.

第一大特色,是最远15公里的传输距离。

第二大特色是低功耗,一颗钮扣电池可以让感测节点运作1年。

第三大特色是低成本,免牌照的频段、基础设施以及节点/终端的低成本让网络建设运维都十分容易。

不管是智慧城市、工商业管理、农林渔牧,都是LoRa在物联网环境下的智能应用场域。

LoRa低功耗广域网技术究境可以如何改善我们的生活和工作呢?透过下例的实务应用来说给你听。

还有哪些通信技术

物联网的端点网通传输技术,有许多技术方案可以选择,除了lora以外,还有NB-IoT、WiFi、蓝牙、zigbee、Dustl和sub-1GHz等,不同的通讯技术有着不同的特点,也各有适合自己的应用场景。但是对于长距离,低功耗,只有少量数据需要传输的应用场景,目前还没有能更满足上述需求的无线通信技术,这也就是LoRa技术诞生的原因。

物联网lora技术

目前物联网连接的应用场合存在几个痛点:

①通信距离,大部分设备布局在复杂的建筑环境或者人员稀少的地方,传统无线技术难以穿透或者抵达;

②电池供电,很多物联网应用场合并没有持续电力供应的条件,比如地磁传感器、自来水表。

主流无线通信方式对比

物联网应用中的无线技术,除运营商广域网的 GPRS、3G/4G 以外,还有局域网短距离的 ZigBee、Wi-Fi、蓝牙。虽然这些无线技术本身已经成熟,但是优缺点也都非常明显,长距离和低功耗两者之间只能二选一。LPWA ( Low Power Wide Area )   低功耗广域技术在这个背景下应运而生,专为远距离、低带宽、低功耗、大量连接的物联网应用而设计。LPWA 目前也包含多种技术,如 LoRa、Sigfox、Weightless 和 NB-IoT 等,其中 LoRa 从 2013 年开始进入中国,预计今年 Semtech 的 SX1278 LoRa 芯片在中国的出货量将超过 1000 万片。因此,这个金秋 10 月就让我们一起来了解 LoRa。

LoRa 让距离与功耗不再是问题

LoRa 是一种相比经典 FSK 技术覆盖半径增加 3-5 倍的增强无线传输技术,LoRa 调制解调技术在不改变发射功率的前提下,明显提升了无线传输距离(即增加链路预算,或者接收灵敏度)。

LoRa vs FSK 在密集城市环境下的传输距离

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 GPRS、3G/4G 同步协议的节点必须定期地联网同步,这减少电池寿命第一推手。GSMA 对不同 LPWA 低功耗广域技术进行了比较,LoRaWAN ™   比其他蜂窝技术有 3 到 5 倍的功耗优势。

LoRa 在覆盖和功耗均表现优秀

LoRa 适用于哪些应用场景?

LoRa 最突出的特点就是长距离,突破以前需要中继才能解决的覆盖场景,或者同时要求功耗很低,需要电池供电。比如:

①无线抄表,比如:电表、水表、气表、热表等;

②缓慢变化物理量(温度、水压、PM2.5、地磁感应器)超低功耗传感器;

③无线报警器(烟雾探测器、热释红外);

④远程 I/O 控制器(灯光控制、空调控制);⑤无线 rs-485/' target='_blank'>RS-485/Modbus 转换器;

LoRa 相对经典 FSK 433MHz 技术相比有什么独特优势?

①通信距离:距离增加 3-5 倍这是最直观的感受,原来 433MHz 小无线产品难以覆盖的死角,LoRa 可以完全覆盖,这是用户遇到 433MHz 通信不可靠的终极解决方案;

② LoRa 解调技术可在噪声下仍可正确解调数据,并且灵敏度甚至可以达到的 -148dBm;

③ LoRa Modem 本身具有优异的抗干扰特性,而且支持自动随机跳频通信,以抵抗瞬间干扰的可能。相比传统 433MHz 芯片定频通信来说,不但可靠性提高,而且对频点占用时间少,对外界干扰更少,意味着对通信信道使用更加合理。

LoRa 无线通信网关通信频率是否授权?

根据国家工信部文件《信部无 [ 2005 ] 423 号》,LoRaWAN ™可以免费使用微功率无线通信频率范围:470-510MHz,但必须满足以下条件:

①射频发射功率 EIRP ( EffecTIve Isotropic Radiated Power )   有效全向辐射功率 )   要小于 50mW ( 或者 +17dBm ) ;

②发射持续时间不能超过 5000ms。

物联网LoRa技术的应用

(1)物联网LoRa技术在智慧城市中的应用

在智慧城市应用方面,道路旁若使用了智慧路灯,就可以透过LoRa传送灯具灯泡使用状况,及时通知养护单位进行保养维修与更换灯泡。

在智能家居方面,智能电表∕水表若是结合了LoRa传输,不但省下人力抄表费用,更可在异常情况时提供警示,让屋主掌握用水用电情况,避免浪费。

智能停车场在车位上布建LoRa传感器时,安装过程不用拉线,节省大量施工成本;1个LoRa网关即可管理数百个车位的LoRa传感器,实时监控车位状况,全面控管车位使用情形。

(2)物联网LoRa技术在智慧水利中的应用

水库可以用LoRa传感器,监测水位变化;河川水道可用LoRa传感器,监控大雨或干旱时的水位异常,提供防洪管理。

(3)物联网LoRa技术在建筑行业的应用

在智慧建筑方面,以往的建筑设备渐渐无法满足人类对于居住质量的要求,建筑智能化已蔚为趋势。对于建筑的改造,加入温湿度以及安全等传感器,并定时地将监测的讯息上传,便于建筑管理者的监管,随时掌握建筑的最新状况。

(4)物联网LoRa技术在智慧消防中的应用

在智慧消防方面,消防救灾工作以及火场逃生,两者都是分秒必争。现有的消防设备于火灾发生时能达到的效果有限。以逃生指示号志为例,静态的指示信号无法应对火场的变化,实时告诉避难者正确的逃生方向,往往耽误了逃生的时间。动态导引系统利用LoRa无线传输技术远距离、低频以及低功耗的特性,在火灾发生时,由动态导引主机发送讯号给布建于建筑物内的动态导引灯板,由于LoRa走的是低于1GHz以下的低频段,因此不用担心讯号受到其他无线通信的干扰,灯板在收到讯号后,会立即做出指示,引导避难者前往安全的逃生路径。

物联网LoRa技术在智慧消防中的应用

(5)物联网LoRa技术在智慧农业中的应用

在智慧农业方面,对农业来说,低功耗及低成本的的传感器是十分重要的。智慧农业就是将物联网技术运用于传统农业,将温、湿度以及盐碱度等环境数据透过传感器定期上传,这些信息可以有效帮助农业提高产量以及减少水资源的消耗。

(6)物联网LoRa技术在物流中的应用

在物流追踪方面,终端的电池使用寿命对于追踪或是定位都十分重要,由于追踪系统的成本以及电池续航都必须纳入考虑,因此相当适合利用LoRa技术进行追踪。物流企业可以根据定位的需要在特定的场所布网,例如,在运送过程中,货品有大部分的时间会被放置在仓库,或是透过卡车分送至各地,所以业者只需要在仓库、物流网涵盖区,甚至是货车上装设LoRa网关,就能让货品上的追踪器连至网络。对于业者来说,加强了管理与效率,并能避免货品遗失 ; 对消费者而言,也能发挥掌握货品流向以及时程的功效。

(7)物联网LoRa技术在共享行业的应用

共享单车服务与管理最近成为话题,若是在共享单车上安装LoRa传感器,就可以利用城市中的LoRa网关∕基地台,运用三角定位的计算原理,当握车辆位置,方便管理。

除了智慧城市领域的应用外,在农林、畜牧、工商业应用中,LoRa技术都能协助建构物联网应用,等待大家一起来实现物联网下的智慧生活。