Wat is de technologie achter lora Frequency

LoRa frequency range

Lora maakt gebruik van de CSS (Chirp Spread Spectrum) modulatie die een frequentiespreiding methode gebruikt als modulatietechniek. Zogenaamde chirp pulsen worden verzonden als symbolen, vermeerdert of continue afname Lora frequentie over de tijd. De gegevensoverdracht wordt dan gerealiseerd door de achtereenvolgende volgorde van deze chirp pulsen.

lora frequentie

speciale eigenschappen

Aangezien Lora werken in de ISM-frequentiebanden (433 MHz, 868 MHz en 915 MHz), het uitgestraalde zendvermogen beperkt. Om een ​​groter radiobereik dan conventionele modulatie typen zoals FSK Om te bereiken hebben (Frequency Shift Keying), de gevoeligheid van de ontvanger is aanzienlijk verbeterd Lora. Lora ontvanger kan nog steeds succesvol ontvangen en decoderen een nuttig Lora signaal tot 20 dB onder het ruisniveau, hetgeen resulteert in een ontvangstgevoeligheid ten hoogste -149 dBm. In vergelijking met de maximale gevoeligheid van ca. FSK. -125 dBm naar -130 dBm, Lora biedt een aanzienlijke verbetering. De FSK ontvanger, het signaal kan alleen met succes worden gedecodeerd als het nuttig signaal is ongeveer.

Lora-Frequency-and-signaalsterkte

Dankzij de eigenschap dat Lora nog met succes een nuttig signaal kan ontvangen tot maximaal 20 dB onder het ruisniveau, de robuustheid van radiostoring is beduidend beter dan die van FSK. FSK systemen alleen correct werken als de storing signaal ten minste 10 dB zwakker dan het nuttig signaal. in het beste geval, Lora systemen kunnen nog een het nuttige signaal als het stoorsignaal is 20 dB sterker dan het nuttig signaal.

beperkingen

Uit de bovenstaande afbeelding kunt u zien dat Lora kan ontvangen over 30 dB zwakker signaal dan bij FSK. Echter, Er zijn twee beperkingen die enigszins relativeren dit grote verschil.

• Eerste, Lora modulatie wordt breedband dan de FSK modulatie, Dat betekent dat het ruisniveau van de ontvanger Lora algemeen hoger dan die van de FSK ontvanger. specifiek, een verdubbeling van de bandbreedte verhoogt het geluidsniveau met 3 dB.
• Ten tweede, Lora kan alleen ontvangen een nuttig signaal tot 20 dB onder het geluidsniveau bij zeer trage datasnelheden van ≤ 0.5 kbit / s. Zodra de gegevenssnelheid toeneemt, hetzij negatief signaal-ruisverhouding toeneemt verder naar nul of de bandbreedte moet verder worden verhoogd, die op zijn beurt verhoogt het geluidsniveau.

Vergelijking meten tussen Lora en FSK

Om erachter te komen hoe goed Lora werkelijk is, een directe vergelijking tussen Lora en FSK worden uitgevoerd. Voor dit doeleinde, onze eerder gebruikte standaard FSK transceivers (CC1020 en CC1101) worden vergeleken met de gegevens van de lora / FSK transceiver SX1261.

transceiverModulatie 

Max gevoeligheid volgens de datasheet

DatasnelheidRX- bandbreedte
CC1020FSK-118 dBm2.4 kBit / s12.5 kHz
CC1101FSK-116 dBm0.6 kBit / s58 kHz
SX1261FSK-125 dBm0.6 kBit / s4 kHz
SX1261lora-149.2 dBm0.02 kBit / s8 kHz

Volgens de informatie van de datasheets, Lora bereikt ten minste 24 dB beter maximale gevoeligheid dan bij de beste FSK zendontvanger (SX1261). Vergeleken met de oude FSK transceivers (CC1020 en CC1101), de maximale gevoeligheid ook 31 of 33 dB beter. Aangezien het kan worden aangenomen dat het zendbereik kan worden verdubbeld voor elke 10 dB gevoeliger, een 4 naar 8 keer het radiobereik moet mogelijk zijn met Lora in vergelijking met FSK.

Echter, Het is ook opmerkelijk dat de maximale Lora gevoeligheid wordt bereikt met een extreem lage datasnelheid van slechts 0.02 kbit / s. Om een ​​directe verkrijging, zinvolle vergelijking tussen de verschillende zendontvangers, de gevoeligheid van zendontvangers wordt bepaald bij dezelfde gegevenssnelheid. Volgens Semtech de fabrikant, Lora zou hebben om over te bereiken 7 naar 10 dB gevoeliger met dezelfde gegevenssnelheid als FSK.

Onze eigen metingen zijn de volgende resultaten gegeven:

DatasnelheidGevoeligheid
CC1020CC1101SX1261SX1261
FSKFSK dBmFSKlora
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

De SX1261 zendontvanger Lora modulatie behaalt 4 – 6 dB gevoeliger dan bij FSK-modulatie. In vergelijking met de CC1020 8 – 11 dB en in vergelijking met de CC1101 13 – 17 dB gevoeliger wordt bereikt. Opvallend is dat hoe lager de gegevenssnelheid gekozen, het gevoeliger versterking kan worden bereikt met Lora.

Another toont de mogelijke energiebesparing of Lora. Om dezelfde gevoeligheid met FSK verwezenlijken, ongeveer 4 keer de datasnelheid kan worden gebruikt Lora. Dezelfde radio telegram wordt dus 4 korter en het energieverbruik daalt eveneens met een factor 4.

Conclusie:

Zoals met alle radio-ontvangers, de maximale gevoeligheid van Lora -149 dBm wordt alleen bereikt bij de laagste gegevenssnelheid. Deze data rate voor Lora is slechts ca.. 0.02 kbit / s en derhalve onbruikbaar voor vele toepassingen. Echter, indien zulke lage datasnelheden kan worden gebruikt, 4 keer het radiobereik in theorie mogelijk is in vergelijking met de moderne FSK transceivers.

Als de lora datasnelheid wordt verhoogd tot 1.2 kBit / s aan 10 kBit / s, Lora bereikt ca.. 4-6 dB meer gevoeligheid in vergelijking met moderne FSK transceivers. Vergeleken met oudere FSK zendontvangers zoals de CC1101 of CC1020, het radiobereik kan zelfs worden verdubbeld of verdrievoudigd met Lora.

Er is een interessante energiebesparende optie in toepassingen waar de huidige FSK gevoeligheid was voldoende. Als dezelfde gevoeligheid worden bereikt met Lora, de datasnelheid kan worden verhoogd met een factor 4 in vergelijking met FSK, waardoor het energieverbruik gereduceerd kan worden met een factor 4.

Voor ons, Lora technologie is een interessant alternatief voor toepassingen met datasnelheden tot 10 kbit / s, aangezien het radiobereik enorm kan worden vergroot vergeleken met de oudere zendontvangers. Van bijzonder belang voor ons is de mogelijkheid van aansluiting op het LoRaWAN netwerk, aangezien dit betekent dat ivd toepassingen kunnen worden aangesloten op het internet vrijwel overal.

Met onze lora module “TRX433-70” zijn we klaar voor de toekomst innovatieve lora projecten.

Radiotransmissie met Lora

De meterstanden, schakelcommando's en andere informatie kan worden doorgegeven van de concentrator module naar de router en weer op verschillende manieren. Als de bedrade transmissie is niet mogelijk of te duur, radiotransmissie met Lora kunnen alternatief op afstand waarden verschijnen.

Lora radio standaard

Lora staat voor Long Range, d.w.z.. hoog (radio) bereik en is een alternatief telefoonstandaard de bekende technieken zoals UMTS of LTE. In veel landen, Lora heeft zich reeds gevestigd als de basis voor een communicatiestandaard in de zogenaamde Internet of Things (ivd), voor machine-naar-machine (M2M) communicatie en voor de industrie en slimme stad toepassingen.

Lora radio standaard, net als andere radio-technologieën, maakt gebruik van de gratis Lora frequentiebanden van de licentievrije ISM-banden (industrieel, Wetenschappelijke en medische). In Europa, Dit zijn de banden in de 433 en 868 MHz. Door gebruik te maken van een speciale radio-procedure, de zogenaamde frequentiespreiding, de technologie is vrijwel immuun voor interferentie. Het bereik tussen zender en ontvanger is tussen 2 en 15 km, afhankelijk van de omgeving en de bebouwde kom. Vanwege de hoge gevoeligheid van -137 dBm, hoge penetratie van gebouwen kan worden bereikt. De radiosignalen dringen diep door in het interieur van gebouwen en kelders. Vooral bij campings waar de metalen deksels van caravans en campers verzwakken vaak de signaalsterkte van WLAN, radiotransmissie met Lora superieur is hier. De datasnelheid tussen Lora 0.3 en 50 kbit / s.

Aanvragen voor lora

Lora wordt hoofdzakelijk gebruikt bij toepassingen waarbij zeer weinig gegevens over een lange afstand over te dragen in een energiebesparende wijze. Deze gegevens worden gewoonlijk meetwaarden, statussignalen of gemanipuleerde waarden.

Verschillen tussen WLAN, Lora en mobiele radio

WLAN en mobiele radio zijn ontworpen om grote hoeveelheden gegevens te verzenden. Relatief korte afstanden worden geaccepteerd. lora, aan de andere kant, is geoptimaliseerd voor de overdracht van kleine hoeveelheden data over grote afstanden. De volgende tabel toont enkele verschillen tussen de verschillende radiostandaarden.

 

WLANloracellulair
Rang<100 m2.000-3.000(stad)

>10.000 m (land)

<300 m (stad)

<10.000 m (land)

 

Max. datasnelheid

6.933 Mbit / s50 kbit / s1.000 Mbit / s
KostenMediumLaagHeel hoog
lora Frequency2.4 GHz

5 GHz

60 GHz

433 MHz

868 MHz

800 MHz

900 MHz

1.800 MHz

2.100 MHz

2.600 MHz

Max. zendvermogen1.000 mW25 mW20-50 w (Basisstation)

200 Mw (terminal apparaten)

LoRaWAN (lange afstand wide area network)

Low Power WAN (LPWANs) zijn netwerk concepten voor het internet van de dingen (ivd) en machine-to-machine communicatie (M2M). LPWANs worden gekenmerkt doordat zij afstanden kunnen dekken 50 km en vereisen zeer weinig energie. Er zijn verschillende technische benaderingen voor het realiseren van de LPWANs. Eén van ETSI: ETSI GS LTN, andere namen zijn LoRaWAN, Weightless en RPMA, wat staat voor Random Phase Multiple Access.

Zodat de overbrugbare afstand niet te veel wordt aangetast door de vrije ruimte demping, enkele begrippen LPWAN genoemde toepassing frequenties ISM banden bij 433 MHz en 868 MHz. Er zijn maar weinig ook werk in de ISM-band op 2.4 GHz.

Bijvoorbeeld, wat betreft SigFox als LoRaWAN (Long Range Wide Area Network), Het maakt gebruik van de ISM-band op 868 MHz (Verenigde Staten van Amerika 915 MHz) in Europa. De overbrugbare afstandsbereik voorbij 5 km in het stedelijk gebied en meer dan 15 km buiten de stad. Er zijn ook radio-ontvangers in de Lora frequentiebereik van 2.4 GHz waarmee een scala aan 10 km kan worden overbrugd. Lora transmissie is een combinatie van Chirp Spread Spectrum (CSS) en Software Defined Radio (SDR). Een belangrijk voordeel is dat signalen die maximaal moeten 20 dB onder het geluidsniveau kan nog steeds worden gedetecteerd. De LoRaWAN begrip bidirectionele communicatie ondersteunt, mobiliteit en location-based services.

karakteristieke waardenLoRaWAN
 

Frequentiebereik

 

ISM-band, 433 MHz, 868 MHz (US), 915 MHz (Verenigde Staten van Amerika)

ModulatieChirp Spread Spectrum (CSS)
Channel Britse8*125 KHz (US),

64*125KHz,8*125KHz(Verenigde Staten van Amerika)

 

Pakketgrootte

 

Bepaald door de gebruiker

Datasheet omhoog / omlaag300 bit / s 50 kbit / s (US)

900 bit / s up 100 kbit / s(Verenigde Staten van Amerika)

 

topologie

 

Star topologie

 

afstand

Tot 5 km in bebouwde kom

Tot 15 km in het landelijk gebied

 

Eindtoestellen zijn verbonden met een basisstation, die op zijn beurt ontvangt de informatie gecodeerd van een ruggengraat via TCP / IP en het SSL-protocol.
Om ervoor te zorgen dat de levensduur van de batterij van de end componenten is zo lang mogelijk, alle datasnelheden en de HF uitgangssignalen worden beheerd door de LoRaWAN netwerk en het uiteinde componenten worden via een adaptieve datasnelheid (ADR). Er zijn drie-terminal apparaatklassen: Klasse A apparaten kunnen in twee richtingen communiceren en hebben een geplande transmissie venster in de uplink, klasse B apparaten hebben ook een geplande overdrachtsvenster in de downlink en het overdrachtsvenster klasse C inrichtingen permanent open. De LoRaWAN technologie is gestandaardiseerd door de Lora Alliance.

LoRaWan – Kader voor draadloze netwerken

LoRaWan is een specificatie en beschrijft een raamwerk voor draadloze netwerken. Het wordt gebruikt in netwerken met weinig dataverkeer, bijvoorbeeld sensornetwerken. LoRaWan (LongRangeWideAreaNetwork) is een zogenaamde LPWAN (Low Power Wide Area Network) protocol. In dit artikel wordt de door LoRaWan frequenties en de beschikbare klassen van eindapparatuur.

Lora frequentie varieert in verschillende regio's van de wereld. Echter, het is hier noodzakelijk om meer informatie te krijgen voordat het opstarten van een Lora apparaat met het oog op de juiste frequentie in te stellen. De volgende tabel toont de juiste frequenties voor elk land of continent:

LoRaWan wordt ook behandeld als een ster-topologie. Gateways Berichten uit het einde apparaten met een specifiek toegangspunt server. De gateways zijn verbonden via de standaard server via standaard internetverbindingen.

bidirectionele apparaten
Er zijn drie belangrijke bidirectionele klassen behandeld door End:

Klasse A, eerste klasse

De uplink gegevens altijd afkomstig vanuit het eindapparaat. De uplink bericht wordt gevolgd door 2 korte receptie ramen voor downlink berichten. Deze downlink berichten kunnen ook worden opgenomen voor bevestigingsberichten evenals voor het apparaat parameters. Aangezien de communicatie tussen de terminal en de gateway alleen ooit zal zijn van de terminal, kan er een wachttijd tussen de gedetailleerde nieuwe apparaat parameters en de uitvoering van de terminal.

Tussen de werkelijke zendtijd contacten, Klasse A apparaten kunnen hun Lora module volledig in een energiebesparende modus gezet. Dit zal de energie-efficiëntie te veranderen.

klasse B

klasse B, anderen om klasse A's schuld ramen, worden verdere ontvangst ramen. Klasse B apparaten worden gesynchroniseerd via cyclisch verzonden bakens. Deze bakens worden gebruikt om te communiceren, en andere receptie ramen open zijn op andere momenten. Het verlies is dat de latentie kan worden vooraf bepaald, het verlies van het energieverbruik als componentnummer. Echter, het energieverbruik blijft laag genoeg om op batterijen werkende toepassingen.

klasse C

Klasse C vermindert de wachttijd voor de downlink, aangezien de ontvangende raam van het einde apparaat wordt altijd gehoord, zolang het apparaat zelf geen mededelingen te doen. Om deze reden, de vertrouwde server kan een neerwaartse transmissie beginnen. Een tijd verandering tussen klasse A en C is met name belangrijk in batterij-aangedreven juridische contracten, bijvoorbeeld, “firmware-over-the-air” updates.

RegioLora Frequency
Europa863-870 MHz

433 MHz

ONS902-928 MHz
China470-510 MHz

779-787 MHz

Australisch915-928 MHz
Indisch865-867 MHz
Azië433 MHz
Noord Amerika915 MHz