ما هي التكنولوجيا وراء ورا التردد

LoRa frequency range

يستخدم لورا في CSS (غرد انتشار الطيف) تعديل والذي يستخدم طريقة نشر تردد كأسلوب تعديل. يتم إرسال ما يسمى نبضات غرد كرموز, التي تزيد أو تنقص في وتيرة ورا بشكل مستمر مع مرور الوقت. ثم أدركت نقل البيانات عن طريق التسلسل التتابعي من هذه النبضات غرد.

تردد ورا

خصائص خاصة

منذ ورا تعمل في نطاقات التردد ISM (433 ميغاهيرتز, 868 ميغاهيرتز و 915 ميغاهيرتز), يقتصر انتقال السلطة يشع. من أجل الحصول على مجموعة راديو أكبر من أنواع التشكيل التقليدية مثل لتحقيق FSK (تردد التحول القفل), تم تحسين حساسية المتلقي بشكل كبير مع لورا. المتلقي لورا لا يزال يتلقى بنجاح وفك لورا مفيدة إشارة إلى 20 ديسيبل أقل من مستوى الضوضاء, الذي يؤدي إلى حساسية المتلقي من كحد أقصى -149 ديسيبل. مقارنة مع الحد الأقصى للحساسية FSK من تقريبا. -125 ديسيبل ل -130 ديسيبل, تقدم ورا تحسن كبير. مع المتلقي FSK, إشارة لا يمكن فك بنجاح إذا كانت إشارة مفيدة هي تقريبا.

لورا-التردد وقوة الإشارة

وبفضل خاصية ورا يمكن لا تزال تتلقى بنجاح إشارة مفيدة حتى 20 ديسيبل أقل من مستوى الضوضاء, متانة لتدخل الإذاعة هي أفضل بكثير من تلك التي FSK. تعمل أنظمة FSK بشكل صحيح فقط إذا كانت إشارة تدخل هي على الأقل 10 ديسيبل أضعف من إشارة مفيدة. في أفضل الأحوال, نظم ورا لا تزال تتلقى إشارة مفيدة إذا كانت إشارة تدخل هي 20 ديسيبل أقوى من إشارة مفيدة.

محددات

من البياني أعلاه يمكنك أن ترى أن لورا يمكن أن تحصل حول 30 ديسيبل الإشارات أضعف من مع FSK. ومع ذلك, هناك نوعان من القيود التي نسبية إلى حد ما هذا الفارق الكبير.

• أول, والنطاق العريض للتعديل لورا من تعديل FSK, وهو ما يعني أن مستوى الضجيج من المتلقي لورا عموما أعلى من المتلقي FSK. على وجه التحديد, مضاعفة عرض النطاق الترددي يزيد من مستوى الضوضاء 3 ديسيبل.
• ثانيا, لورا يمكن يحصلون إلا على إشارة مفيدة حتى 20 ديسيبل أقل من مستوى الضوضاء في معدلات البيانات بطيئة للغاية من ≤ 0.5 كيلوبت / س. حالما يتم زيادة معدل البيانات, أما نسبة الزيادة السلبية الإشارة إلى الضوضاء أكثر نحو الصفر أو عرض النطاق الترددي لديها إلى مزيد من زيادة, وهذا بدوره يزيد من مستوى الضوضاء.

قياس المقارنة بين لورا وFSK

لمعرفة كيف جيدة لورا هو حقا, وينبغي إجراء مقارنة مباشرة بين لورا وFSK خارج. لهذا الغرض, لدينا المستخدمة سابقا استقبال FSK القياسية (CC1020 وCC1101) تتم مقارنة مع البيانات من ورا / FSK جهاز الإرسال والاستقبال SX1261.

جهاز الإرسال والاستقبالتعديل 

ماكس حساسية وفقا لورقة البيانات

معدل البياناتRX- عرض النطاق
CC1020FSK-118 ديسيبل2.4 كيلوبت / ثانية12.5 كيلوهرتز
CC1101FSK-116 ديسيبل0.6 كيلوبت / ثانية58 كيلوهرتز
SX1261FSK-125 ديسيبل0.6 كيلوبت / ثانية4 كيلوهرتز
SX1261لورا-149.2 ديسيبل0.02 كيلوبت / ثانية8 كيلوهرتز

وفقا لمعلومات من أوراق البيانات, لورا يحقق ما لا يقل عن 24dB أفضل الحساسية القصوى من مع أفضل FSK جهاز الإرسال والاستقبال (SX1261). مقارنة استقبال FSK القديمة (CC1020 وCC1101), حساسية الحد الأقصى هو حتى 31 أو 33 ديسيبل أفضل. وبما أنه يمكن الافتراض أن نطاق الراديو يمكن أن تضاعف لكل 10 ديسيبل أكثر حساسية, أ 4 إلى 8 مرات المدى الراديو يجب أن يكون ممكنا مع لورا مقارنة FSK.

ومع ذلك, ومن الملاحظ أيضا أن يتم تحقيق أقصى قدر من الحساسية لورا مع معدل البيانات بطيئة للغاية فقط 0.02 كيلوبت / س. من أجل الحصول على المباشر, مقارنة ذات مغزى بين استقبال مختلفة, يتم تحديد حساسية من جميع أجهزة الإرسال والاستقبال في نفس معدل البيانات. وفقا للشركة المصنعة Semtech ل, سيكون لورا لديهم لتحقيق حول 7 إلى 10 ديسيبل أكثر حساسية في معدل البيانات نفس FSK.

أعطت لنا القياسات الخاصة على النتائج التالية:

معدل البياناتحساسية
CC1020CC1101SX1261SX1261
FSKFSK ديسيبلFSKلورا
1.2 كيلوبت / ثانية-117 ديسيبل-112 ديسيبل-123 ديسيبل-129 ديسيبل
2.4 كيلوبت / ثانية-117 ديسيبل-111 ديسيبل-121 ديسيبل-126 ديسيبل
4.8 كيلوبت / ثانية-114 ديسيبل-109 ديسيبل-118 ديسيبل-123 ديسيبل
9.6 كيلوبت / ثانية-112 ديسيبل-107 ديسيبل-116 ديسيبل-120 ديسيبل

جهاز الإرسال والاستقبال SX1261 مع يحقق تعديل لورا 4 – 6 ديسيبل أكثر حساسية من مع FSK تعديل. وبالمقارنة مع CC1020 8 – 11 ديسيبل وبالمقارنة مع CC1101 13 – 17 ويتحقق حساسية أكثر ديسيبل. ومن الملفت للنظر أن خفض يتم اختيار معدل البيانات, الربح حساسية أكثر يمكن أن يتحقق مع لورا.

يوضح رأي آخر الإمكانات الموفرة للطاقة من ورا. من أجل تحقيق نفس حساسية كما هو الحال مع FSK, تقريبا 4 أضعاف معدل البيانات يمكن استخدامها مع لورا. وبالتالي يصبح نفس برقية الراديو 4 مرات أقصر وتنخفض استهلاك الطاقة أيضا بعامل 4.

استنتاج:

كما هو الحال مع جميع أجهزة الإرسال والاستقبال الإذاعي, الحد الأقصى للحساسية لورا ل -149 ويتحقق ديسيبل فقط في أدنى معدل البيانات. هذا المعدل بيانات لورا ليست سوى تقريبا. 0.02 كيلوبت / الصورة وبالتالي فهي غير صالحة للاستعمال للعديد من التطبيقات. ومع ذلك, إذا كانت هذه البيانات معدلات منخفضة يمكن استخدامه, 4 مرات المدى الراديو الممكن نظريا مقارنة استقبال FSK الحديثة.

إذا زاد معدل البيانات لورا ل 1.2 كيلو بيت / الصورة ل 10 كيلو بيت / س, لورا يحقق تقريبا. 4-6 ديسيبل أكثر حساسية مقارنة استقبال FSK الحديثة. مقارنة استقبال FSK القديمة مثل CC1101 أو CC1020, مجموعة الراديو حتى يمكن أن تضاعف أو ثلاث مرات مع لورا.

هناك خيار للاهتمام لتوفير الطاقة في التطبيقات حيث بلغت حساسية FSK الحالية كافية. إذا كان نفس الحساسية أن تتحقق مع لورا, ويمكن زيادة معدل البيانات بمعامل 4 مقارنة FSK, حيث استهلاك الطاقة ويمكن أيضا أن يتم تخفيض بمعامل 4.

لنا, وتمثل التكنولوجيا ورا بديلا للاهتمام للتطبيقات مع معدل نقل بيانات تصل إلى 10 كيلوبت / س, منذ نطاق الراديو يمكن زيادة بشكل كبير مقارنة مع استقبال كبار السن. ذات أهمية خاصة بالنسبة لنا هو إمكانية الاتصال بالشبكة LoRaWAN, كما يعني ذلك أن تطبيقات تقنيات عمليات يمكن أن تكون متصلا بالإنترنت في أي مكان تقريبا.

مع وحدة ورا لدينا “TRX433-70” نحن مستعدون لمشاريع ورا المستقبل مبتكرة.

البث الإذاعي مع لورا

قراءات متر, تحويل الأوامر وغيرها من المعلومات يمكن أن تنتقل من وحدة المكثف لجهاز التوجيه ومرة ​​أخرى في مجموعة متنوعة من الطرق. إذا كان نقل السلكية غير ممكن أو مكلفة للغاية, البث الإذاعي مع لورا يمكن أن يكون بديلا للقراءة عن بعد.

معيار للإذاعة ورا

لورا لتقف على المدى الطويل, أي. عالي (مذياع) مجموعة وهو معيار للإذاعة بديل لتقنيات معروفة مثل UMTS أو LTE. في العديد من البلدان, وقد أنشأت لورا بالفعل نفسها كأساس لمعيار الاتصالات في ما يسمى إنترنت الأشياء (تقنيات عمليات), لآلة إلى آلة (M2M) الاتصالات والصناعة وتطبيقات المدن الذكية.

معيار للإذاعة ورا, مثل التقنيات اللاسلكية الأخرى, يستخدم نطاقات التردد ورا الحرة من العصابات ISM خالية من رخصة (صناعي, العلمية والطبية). في أوروبا, هذه هي العصابات في 433 و 868 مجموعة ميغاهيرتز. باستخدام إجراء إذاعي خاص, ويسمى ذلك انتشار تردد, التكنولوجيا في مأمن تقريبا للتدخل. تتراوح ما بين المرسل والمتلقي هو بين 2 و 15 كم, اعتمادا على البيئة والمساحة المبنية. نظرا لحساسية عالية من -137 ديسيبل, اختراق عالية من المباني يمكن أن يتحقق. إشارات الراديو التوغل عميقا إلى داخل المباني والأقبية. خاصة في المعسكرات حيث يغطي المعدنية من قوافل ومنازل متنقلة غالبا ما يضعف من قوة إشارة WLAN, البث الإذاعي مع لورا هو الافضل هنا. معدل البيانات على لورا هو بين 0.3 و 50 كيلوبت / س.

تطبيقات لورا

يستخدم لورا أساسا في التطبيقات التي القليل جدا من البيانات هي لنقلها عبر مسافات طويلة بطريقة جدا الموفرة للطاقة. وعادة ما يتم قياس هذه البيانات القيم, إشارات الحالة أو القيم التلاعب.

الاختلافات بين WLAN, لورا والراديو المتنقل

تم تصميم WLAN والراديو المتنقل لنقل كميات كبيرة من البيانات. وتقبل مسافات قصيرة نسبيا. لورا, من ناحية أخرى, هو الأمثل لنقل كميات صغيرة من البيانات عبر مسافات كبيرة. ويبين الجدول التالي بعض الاختلافات بين المعايير الراديو المختلفة.

 

WLANلوراخلوي
رن<100 م2.000-3.000(مدينة)

>10.000 م (بلد)

<300 م (مدينة)

<10.000 م (بلد)

 

ماكس. معدل البيانات

6.933 ميغابت / ثانية50 كيلوبت / ثانية1.000 ميغابت / ثانية
التكاليفمتوسطمنخفضعالي جدا
لورا التردد2.4 غيغاهرتز

5 غيغاهرتز

60 غيغاهرتز

433 ميغاهيرتز

868 ميغاهيرتز

800 ميغاهيرتز

900 ميغاهيرتز

1.800 ميغاهيرتز

2.100 ميغاهيرتز

2.600 ميغاهيرتز

ماكس. انتقال السلطة1.000 ميغاواط25 ميغاواط20-50 ث (محطة قاعدية)

200 ميغاواط (الأجهزة الطرفية)

LoRaWAN (بعيدة المدى شبكة واسعة)

انخفاض الشبكات الواسعة الطاقة (LPWANs) هي مفاهيم شبكة لإنترنت الأشياء (تقنيات عمليات) وآلة إلى آلة الاتصالات (M2M). تتميز LPWANs من حقيقة أنها يمكن أن تغطي مسافات تصل إلى 50 كم وتتطلب طاقة قليلة جدا. هناك عدة طرق تقنية لتحقيق LPWANs. واحد من ETSI: ETSI GS LTN, أسماء أخرى هي LoRaWAN, انعدام الوزن وRPMA, والتي تقف على مرحلة عشوائية متعددة الوصول.

بحيث لا تنخفض قيمة المسافة سدها الكثير من التوهين مساحة حرة, بعض المفاهيم LPWAN ذكر ترددات استخدام في نطاقات ISM في 433 ميغاهيرتز و 868 ميغاهيرتز. العمل أيضا عدد قليل في الفرقة ISM في 2.4 غيغاهرتز.

فمثلا, فيما يتعلق SigFox كما LoRaWAN (طويلة المدى شبكة المنطقة الواسعة), ويستخدم الفرقة ISM في 868 ميغاهيرتز (الولايات المتحدة الأمريكية 915 ميغاهيرتز) في أوروبا. في نطاق مسافة سدها هو أكثر 5 كم في المناطق الحضرية وأكثر 15 كم خارج المدينة. وهناك أيضا أجهزة الإرسال والاستقبال الإذاعي في نطاق التردد لورا ل 2.4 غيغاهرتز مع التي مجموعة من 10 كم يمكن سدها. نقل لورا هو مزيج من غرد انتشار الطيف (CSS) والبرنامج تعريف راديو (SDR). والميزة الرئيسية هي أن الإشارات التي تصل إلى 20 ديسيبل دون مستوى الضجيج لا يزال من الممكن الكشف عن. مفهوم LoRaWAN يدعم الاتصالات ثنائية الاتجاه, التنقل وخدمات تعتمد على الموقع.

قيم مميزةLoRaWAN
 

نطاق الترددات

 

الفرقة ISM, 433 ميغاهيرتز, 868 ميغاهيرتز (الولايات المتحدة), 915 ميغاهيرتز (الولايات المتحدة الأمريكية)

تعديلغرد انتشار الطيف (CSS)
قناة البريطانية8*125 كيلوهرتز (الولايات المتحدة),

64*125كيلوهرتز,8*125كيلوهرتز(الولايات المتحدة الأمريكية)

 

حجم العبوة

 

يحددها المستخدم

ورقة البيانات أعلى / أسفل300 بت / ثانية 50 كيلوبت / ثانية (الولايات المتحدة)

900 بت / ثانية 100 كيلوبت / ثانية(الولايات المتحدة الأمريكية)

 

طوبولوجيا

 

نجمة طوبولوجيا

 

مسافة

يصل إلى 5 كم في المناطق المبنية

يصل إلى 15 كم في المناطق الريفية

 

يتم توصيل الأجهزة حد لمحطة قاعدة, والتي بدورها تتلقى معلومات مشفرة من العمود الفقري عن طريق TCP / IP وبروتوكول SSL.
للتأكد من أن عمر البطارية من المكونات النهائية هي أطول فترة ممكنة, تدار جميع معدلات البيانات والإشارات الناتج RF من قبل الشبكة LoRaWAN ويتم التحكم في مكونات نهاية طريق معدل البيانات على التكيف (ADR). هناك فئات الجهاز ثلاثة محطة: يمكن الفئة (أ) أجهزة الاتصال في الاتجاهين ولها نافذة انتقال المخطط لها في الإرسال, لديها الأجهزة فئة B أيضا نافذة انتقال المخطط لها في الهابطة ونافذة الإرسال لأجهزة الفئة C مفتوحة باستمرار. التكنولوجيا LoRaWAN وموحدة من قبل التحالف لورا.

LoRaWan – إطار للشبكات اللاسلكية

LoRaWan هي مواصفات ويصف إطارا للشبكات اللاسلكية. فهو يستخدم في الشبكات مع حركة البيانات القليل, على سبيل المثال في شبكات الاستشعار. LoRaWan (LongRangeWideAreaNetwork) هو ما يسمى LPWAN (منخفض الطاقة شبكة المنطقة الواسعة) بروتوكول. يوضح هذا المقال الترددات المستخدمة من قبل LoRaWan والطبقات المتاحة من أجهزة النهاية.

يختلف ورا تردد في مناطق مختلفة من العالم. ومع ذلك, من الضروري هنا للحصول على مزيد من المعلومات قبل بدء جهاز لورا من أجل ضبط التردد الصحيح. ويبين الجدول التالي الترددات الصحيحة لكل بلد أو قارة:

يتم التعامل مع LoRaWan أيضا مثل طوبولوجيا نجمة. بوابات إعادة توجيه رسائل من أجهزة النهاية إلى ملقم وصول محددة. ترتبط العبارات عبر خادم القياسية عبر وصلات الإنترنت القياسية.

أجهزة ثنائية الاتجاه
هناك ثلاث فئات رئيسية ثنائية الاتجاه التي تمت معالجتها بواسطة نهاية:

الفئة (أ)

البيانات الإرسال تنشأ دائما من الجهاز نهاية. ويتبع الرسالة الإرسال من قبل 2 نوافذ استقبال قصيرة للرسائل الهابطة. ويمكن أيضا أن يدرج هذه الرسائل الهابطة للرسائل تأكيد وكذلك لمعلمات الجهاز. منذ التواصل بين محطة وبوابة سيكون فقط من أي وقت مضى من محطة, قد يكون هناك وقت الانتظار بين المعلمات الجهاز الجديد مفصلة وتنفيذ محطة.

بين الاتصالات وقت الإرسال الفعلي, يمكن الفئة (أ) أجهزة وضع وحدة ورا بهم تماما في وضع توفير الطاقة. سيؤدي ذلك إلى تغيير كفاءة الطاقة.

الصف ب

الصف ب, البعض الآخر إلى ويندوز خطأ فئة A في, أصبح المزيد من النوافذ الاستقبال. تتم مزامنة الأجهزة فئة B عبر منارات أرسلت دوريا. وتستخدم هذه منارات للاتصال, والنوافذ استقبال أخرى مفتوحة في أوقات أخرى. والخسارة هي أن الكمون يمكن تحديد مقدما, فقدان استهلاك الطاقة وعدد مكون. ومع ذلك, يبقى استهلاك الطاقة بما فيه الكفاية المنخفضة للتطبيقات التي تعمل بالبطاريات.

فئة ج

الفئة C يخفف كثيرا من الكمون للوصلة الهابطة, منذ نافذة تلقي الجهاز نهاية يسمع دائما طالما أن الجهاز نفسه لا يعطي أي رسائل. لهذا السبب, يمكن بدء تشغيل الخوادم الموثوق بها ناقل حركة الهابطة. تغيير الوقت بين فئة A و C أهمية خاصة في العقود القانونية التي تعمل بالبطارية, فمثلا, “الثابتة الإفراط في الحركة والهواء” التحديثات.

منطقةتردد ورا
أوروبا863-870 ميغاهيرتز

433 ميغاهيرتز

لنا902-928 ميغاهيرتز
الصين470-510 ميغاهيرتز

779-787 ميغاهيرتز

الأسترالي915-928 ميغاهيرتز
هندي865-867 ميغاهيرتز
آسيا433 ميغاهيرتز
أمريكا الشمالية915 ميغاهيرتز