LoRa는 CSS를 사용합니다 (처프 확산 스펙트럼) 변조 기술로서 주파수 확산 방법을 사용하는 변조. 소위 처프 펄스는 기호로 전송됩니다, 시간이 지남에 따라 LoRa 주파수가 지속적으로 증가 또는 감소하는. 그런 다음 이러한 처프 펄스의 순차적 인 순서에 따라 데이터 전송이 실현됩니다..
특수 속성
LoRa는 ISM 주파수 대역에서 작동하므로 (433 MHz, 868 MHz와 915 MHz), 복사 전송 전력이 제한됩니다. FSK 달성과 같은 기존의 변조 유형보다 더 넓은 무선 범위를 갖기 위해 (주파수 편이 키잉), LoRa로 수신기 감도가 크게 향상되었습니다.. LoRa 수신기는 여전히 유용한 LoRa 신호를 수신하고 디코딩 할 수 있습니다. 20 소음 수준 이하의 dB, 수신기 감도가 최대 -149 dBm. 약의 최대 FSK 감도와 비교. –125dBm ~ -130 dBm, LoRa는 상당한 개선을 제공합니다. FSK 수신기 사용, 유용한 신호가 대략적인 경우에만 신호를 성공적으로 디코딩 할 수 있습니다..
LoRa가 여전히 유용한 신호를 성공적으로 수신 할 수 있다는 특성 덕분에 20 소음 수준 이하의 dB, 무선 간섭에 대한 견고성이 FSK보다 강력합니다.. FSK 시스템은 간섭 신호가 최소한 10 유용한 신호보다 약한 dB. 가장 좋은 경우, 간섭 신호가 다음과 같은 경우 LoRa 시스템은 여전히 유용한 신호를 수신 할 수 있습니다. 20 유용한 신호보다 강한 dB.
한계
위의 그림에서 LoRa가받을 수있는 것을 볼 수 있습니다 30 FSK보다 dB 약한 신호. 하나, 이 큰 차이를 다소 관련시키는 두 가지 제한이 있습니다..
• 먼저, LoRa 변조는 FSK 변조보다 광대역입니다, 이는 LoRa 수신기의 잡음 레벨이 일반적으로 FSK 수신기의 잡음 레벨보다 높음을 의미합니다.. 구체적으로 특별히, 대역폭을 두 배로 늘리면 노이즈 레벨이 증가합니다. 3 dB.
• 둘째, LoRa는 최대 유용한 신호 만 수신 할 수 있습니다 20 ≤의 매우 느린 데이터 속도에서 노이즈 레벨 미만의 dB 0.5 kbit / 에스. 데이터 속도가 증가하자마자, 음의 신호 대 잡음비가 0을 향하여 더 증가하거나 대역폭을 더 증가시켜야합니다., 결과적으로 소음 수준이 증가합니다.
LoRa와 FSK의 비교 측정
LoRa가 얼마나 좋은지 알아 보려면, LoRa와 FSK를 직접 비교해야합니다.. 이 목적을 위해, 이전에 사용 된 표준 FSK 송수신기 (CC1020 및 CC1101) LoRa의 데이터와 비교 / FSK 트랜시버 SX1261.
| 트랜시버 | 조정 |
데이터 시트에 따른 최대 감도 |
데이터 속도 | RX- 대역폭 |
| CC1020 | FSK | -118 dBm | 2.4 kBit / s | 12.5 kHz |
| CC1101 | FSK | -116 dBm | 0.6 kBit / s | 58 kHz |
| SX1261 | FSK | -125 dBm | 0.6 kBit / s | 4 kHz |
| SX1261 | 로라 | -149.2 dBm | 0.02 kBit / s | 8 kHz |
데이터 시트의 정보에 따르면, LoRa는 최고의 FSK 송수신기보다 최소 24dB 더 나은 최대 감도를 달성합니다 (SX1261). 기존 FSK 송수신기와 비교 (CC1020 및 CC1101), 최대 감도는 짝수입니다 31 또는 33 더 나은 dB. 무선 범위는 매 두 배가 될 수 있다고 가정 할 수 있기 때문에 10 dB 더 감도, ㅏ 4 에 8 FSK와 비교하여 LoRa로 무선 범위가 가능해야하는 횟수.
하나, 최대 LoRa 감도는 매우 느린 데이터 속도로만 달성된다는 것도 주목할 만하다. 0.02 kbit / 에스. 직접을 얻기 위해, 서로 다른 송수신기 간의 의미있는 비교, 모든 트랜시버의 감도는 동일한 데이터 속도로 결정됩니다. Semtech의 제조업체에 따르면, LoRa는 7 에 10 FSK와 동일한 데이터 속도에서 dB 더 높은 감도.
우리 자신의 측정 결과는 다음과 같습니다.:
| 데이터 속도 | 감광도 | |||
| CC1020 | CC1101 | SX1261 | SX1261 | |
| FSK | FSK dBm | FSK | 로라 | |
| 1.2 kBit / s | -117 dBm | -112 dBm | -123 dBm | -129 dBm |
| 2.4 kBit / s | -117 dBm | -111 dBm | -121 dBm | -126 dBm |
| 4.8 kBit / s | -114 dBm | -109 dBm | -118 dBm | -123 dBm |
| 9.6 kBit / s | -112 dBm | -107 dBm | -116 dBm | -120 dBm |
LoRa 변조 기능이있는 SX1261 송수신기 4 – 6 FSK 변조보다 dB 더 높은 감도. CC1020과 비교 8 – 11 dB 및 CC1101과 비교 13 – 17 dB 더 높은 감도 달성. 낮은 데이터 속도가 선택된다는 것은 놀랍습니다., LoRa로 더 많은 감도 이득을 얻을 수 있습니다.
또 다른 견해는 LoRa의 에너지 절약 잠재력을 보여줍니다. FSK와 동일한 감도를 달성하기 위해, 대략 4 LoRa와 함께 데이터 속도를 사용할 수있는 횟수. 따라서 동일한 무선 전보가됩니다 4 시간이 짧아지고 에너지 소비도 4.
결론:
모든 무선 송수신기와 마찬가지로, 최대 LoRa 감도 -149 dBm은 가장 낮은 데이터 속도에서만 달성됩니다. LoRa에 대한이 데이터 속도는 약. 0.02 kbit / 따라서 많은 응용 프로그램에서 사용할 수 없습니다. 하나, 이러한 낮은 데이터 속도를 사용할 수있는 경우, 4 최신 FSK 송수신기와 비교하여 이론적으로 무선 범위 가능.
LoRa 데이터 전송률이 1.2 k 비트 / ~에 10 k 비트 / 에스, LoRa는 대략 달성. 4-6 최신 FSK 송수신기와 비교하여 dB 더 높은 감도. CC1101 또는 CC1020과 같은 구형 FSK 송수신기와 비교, LoRa로 무선 범위를 두 배 또는 세 배로 늘릴 수도 있습니다..
현재 FSK 감도가 충분한 응용 분야에는 흥미로운 에너지 절약 옵션이 있습니다.. LoRa로 동일한 감도를 달성해야하는 경우, 데이터 전송률은 4 FSK와 비교, 에너지 소비는 또한 4.
우리를 위해, LoRa 기술은 데이터 전송률이 최대 인 애플리케이션에 대한 흥미로운 대안을 나타냅니다. 10 kbit / 에스, 이전 트랜시버에 비해 무선 범위를 크게 늘릴 수 있기 때문에. LoRaWAN 네트워크에 연결할 수있는 가능성이 특히 중요합니다, 이는 IoT 애플리케이션을 거의 모든 곳에서 인터넷에 연결할 수 있음을 의미합니다..
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LoRa를 통한 무선 전송
미터 수치, 스위칭 명령 및 기타 정보는 집중 기 모듈에서 라우터로 전송되고 다양한 방식으로 다시 전송 될 수 있습니다.. 유선 전송이 불가능하거나 너무 비싼 경우, LoRa를 통한 무선 전송은 원격 판독을위한 대안이 될 수 있습니다.
LoRa 무선 표준
LoRa는 Long Range의 약자, 즉. 높은 (라디오) 범위이며 UMTS 또는 LTE와 같은 알려진 기술에 대한 대체 무선 표준입니다.. 많은 나라에서, LoRa는 이미 이른바 사물 인터넷 (IoT)에서 통신 표준의 기초로 자리 매김했습니다 (IoT), 기계 대 기계 (M2M) 통신 및 산업 및 스마트 시티 애플리케이션.
LoRa 무선 표준, 다른 라디오 기술처럼, 라이센스가없는 ISM 대역의 무료 LoRa 주파수 대역을 사용합니다. (산업, 과학 및 의료). 유럽에서, 이들은에있는 밴드입니다 433 과 868 MHz 범위. 특별한 라디오 절차를 사용하여, 소위 주파수 확산, 이 기술은 간섭에 거의 영향을받지 않습니다. 송신기와 수신기 사이의 범위는 2 과 15 km, 환경과 건축 면적에 따라. 높은 감도로 인해 -137 dBm, 높은 건물 침투율 달성. 무선 신호는 건물과 지하실 내부로 깊숙이 침투합니다.. 특히 캐러밴과 이동 주택의 금속 덮개가 WLAN의 신호 강도를 약화시키는 캠프장에서, LoRa를 통한 무선 전송이 우수합니다.. LoRa의 데이터 속도는 0.3 과 50 kbit / 에스.
LoRa 신청
LoRa는 에너지 절약 방식으로 장거리 데이터 전송이 거의없는 애플리케이션에서 주로 사용됩니다.. 이 데이터는 일반적으로 측정 된 값입니다, 상태 신호 또는 조작 된 값.
WLAN의 차이점, LoRa 및 모바일 라디오
WLAN 및 모바일 라디오는 대량의 데이터를 전송하도록 설계되었습니다. 비교적 짧은 범위가 허용됩니다.. 로라, 반면에, 먼 거리에서 소량의 데이터 전송에 최적화. 다음 표는 다른 무선 표준 간의 차이점을 보여줍니다..
| WLAN | 로라 | 세포질 | |
| 랑 | <100 미디엄 | 2.000-3.000(시티)
>10.000 미디엄 (국가) |
<300 미디엄 (시티)
<10.000 미디엄 (국가) |
|
맥스. 데이터 속도 |
6.933 Mbit / s | 50 kbit / s | 1.000 Mbit / s |
| 소송 비용 | 매질 | 낮은 | 매우 높음 |
| LoRa 주파수 | 2.4 GHz
5 GHz 60 GHz |
433 MHz
868 MHz |
800 MHz
900 MHz 1.800 MHz 2.100 MHz 2.600 MHz |
| 맥스. 전송 전력 | 1.000 mW | 25 mW | 20-50 승 (기지국)
200 Mw (터미널 장치) |
로라 완 (장거리 광역 네트워크)
저전력 WAN (LPWAN) 사물 인터넷을위한 네트워크 개념 (IoT) 기계 간 통신 (M2M). LPWAN은 최대 거리를 커버 할 수 있다는 사실이 특징입니다 50 km 에너지가 거의 필요하지 않습니다. LPWAN을 실현하기위한 몇 가지 기술적 접근 방식이 있습니다. ETSI에서 하나: ETSI GS LTN, 다른 이름은 LoRaWAN입니다, 무중력 및 RPMA, 이는 임의 단계 다중 액세스를 나타냅니다..
여유 공간 감쇠로 브리지 가능 거리가 너무 많이 손상되지 않도록, 언급 된 LPWAN 개념 중 일부는 ISM 대역에서 주파수를 사용합니다. 433 MHz와 868 MHz. ISM 밴드에서도 일하는 사람은 거의 없습니다. 2.4 GHz.
예를 들어, SigFox를 LoRaWAN으로 간주 (장거리 광역 네트워크), 그것은에 ISM 밴드를 사용 868 MHz (미국 915 MHz) 유럽에서. 브리지 가능한 거리 범위가 끝났습니다 5 도시 지역 이상 15 도시 밖에서 km. LoRa 주파수 범위에는 무선 송수신기가 있습니다. 2.4 GHz의 범위 10 km는 교량 될 수있다. LoRa 전송은 Chirp Spread Spectrum의 조합입니다 (CSS) 및 소프트웨어 정의 라디오 (SDR). 주요 장점은 최대 20 소음 수준 이하의 dB는 여전히 감지 가능. LoRaWAN 개념은 양방향 통신을 지원합니다, 이동성 및 위치 기반 서비스.
| 특성 값 | 로라 완 |
|
주파수 범위 |
ISM 밴드, 433 MHz, 868 MHz (나를), 915 MHz (미국) |
| 조정 | 처프 확산 스펙트럼 (CSS) |
| 영국 채널 | 8*125 KHz (나를),
64*125KHz,8*125KHz(미국) |
|
패키지 크기 |
사용자가 결정 |
| 데이터 시트 위 / 아래 | 300 비트 / 초 50 kbit / s (나를)
900 비트 / s 100 kbit / s(미국) |
|
토폴로지 |
스타 토폴로지 |
|
거리 |
까지 5 빌트인 지역에서 km
까지 15 농촌 지역에서 km |
최종 장치는 기지국에 연결됩니다, TCP를 통해 백본에서 암호화 된 정보를 수신합니다. / IP 및 SSL 프로토콜.
최종 부품의 배터리 수명을 최대한 연장하려면, 모든 데이터 속도 및 RF 출력 신호는 LoRaWAN 네트워크에 의해 관리되며 최종 구성 요소는 적응 형 데이터 속도를 통해 제어됩니다 (ADR). 3 단자 장치 클래스가 있습니다: 클래스 A 장치는 양방향으로 통신 할 수 있으며 업 링크에 계획된 전송 창을 가질 수 있습니다, 클래스 B 장치에는 다운 링크에 예정된 전송 창이 있으며 클래스 C 장치의 전송 창이 계속 열려 있습니다.. LoRaWAN 기술은 LoRa Alliance에서 표준화합니다..
로라 완 – 무선 네트워크를위한 프레임 워크
LoRaWan은 사양이며 무선 네트워크의 프레임 워크를 설명합니다. 데이터 트래픽이 적은 네트워크에서 사용됩니다, 예를 들어 센서 네트워크에서. 로라 완 (LongRangeWideAreaNetwork) 소위 LPWAN (저전력 광역 네트워크) 실험 계획안. 이 기사는 LoRaWan이 사용하는 주파수와 사용 가능한 최종 장치 클래스를 보여줍니다..
LoRa 주파수는 세계의 다른 지역에 따라 다릅니다. 하나, 올바른 주파수를 설정하려면 LoRa 장치를 시작하기 전에 자세한 정보를 얻을 필요가 있습니다.. 다음 표는 각 국가 또는 대륙에 대한 올바른 빈도를 보여줍니다:
LoRaWan은 또한 스타 토폴로지처럼 취급됩니다. 게이트웨이는 최종 장치에서 특정 액세스 서버로 메시지를 전달합니다.. 게이트웨이는 표준 인터넷 연결을 통해 표준 서버를 통해 연결됩니다.
양방향 장치
End가 처리하는 3 가지 주요 양방향 클래스가 있습니다.:
클래스 A
업 링크 데이터는 항상 최종 장치에서 시작됩니다. 업 링크 메시지 다음에 2 다운 링크 메시지를위한 짧은 수신 창. 이러한 다운 링크 메시지는 장치 매개 변수뿐만 아니라 확인 메시지에도 포함될 수 있습니다.. 터미널과 게이트웨이 간의 통신은 터미널에서만 가능하기 때문에, 상세한 새로운 장치 파라미터들과 단말기의 구현 사이에 대기 시간이있을 수있다.
실제 전송 시간 접점 사이, 클래스 A 장치는 LoRa 모듈을 에너지 절약 모드로 완전히 전환 할 수 있습니다. 이것은 에너지 효율을 변화시킬 것입니다.
B 종
B 종, 클래스 A의 장애 창에 다른 사람, 추가 접수 창구가된다. B 급 장치는 주기적으로 전송되는 비콘을 통해 동기화됩니다.. 이 비콘은 통신하는 데 사용됩니다, 다른 리셉션 창은 다른 시간에 열려 있습니다. 손실은 대기 시간을 미리 결정할 수 있다는 것입니다, 부품 번호로서의 에너지 소비 손실. 하나, 배터리로 작동되는 응용 분야에 에너지 소비가 충분히 낮음.
클래스 C
클래스 C는 다운 링크 대기 시간을 크게 줄입니다., 장치 자체가 메시지를 제공하지 않는 한 최종 장치의 수신 창은 항상 들리기 때문에. 이런 이유로, 신뢰할 수있는 서버는 다운 링크 전송을 시작할 수 있습니다. 클래스 A와 C 사이의 시간 변경은 배터리로 작동되는 법률 계약에서 특히 중요합니다., 예를 들어, “무선 펌웨어” 업데이트.
| 부위 | LoRa 주파수 |
| 유럽 | 863-870 MHz
433 MHz |
| 우리 | 902-928 MHz |
| 중국 | 470-510 MHz
779-787 MHz |
| 오스트레일리아 사람 | 915-928 MHz |
| 인도 사람 | 865-867 MHz |
| 아시아 | 433 MHz |
| 북아메리카 | 915 MHz |
