O que é a tecnologia por trás Lora Frequency

LoRa frequency range

Lora usa o CSS (Spread Spectrum Chirp) modulação, que utiliza um método de propagação de frequência como uma técnica de modulação. Os chamados pulsos chilro são enviados como símbolos, que aumentam ou diminuem em frequência lora continuamente ao longo do tempo. A transmissão de dados é, então, realizada pela sequência sequencial destes pulsos chirp.

frequência Lora

propriedades especiais

Desde Lora trabalha nas bandas de frequência ISM (433 MHz, 868 MHz e 915 MHz), a potência de transmissão é limitado irradiada. A fim de ter uma gama de rádio maior do que tipos de modulação convencionais de modo a obter FSK (Chaveamento de mudança de freqüência), a sensibilidade do receptor foi significativamente melhorada com lora. O receptor Lora ainda pode receber e decodificar um Lora úteis sinal até com sucesso 20 dB abaixo do nível de ruído, que resulta numa sensibilidade do receptor de um máximo de -149 dBm. Em comparação com a sensibilidade FSK máximo de aprox. -125 dBm para -130 dBm, Lora oferece uma melhoria significativa. Com o receptor FSK, o sinal só pode ser decodificado com êxito se o sinal útil é de aproximadamente.

Lora-Frequency-and-sinal de força

Graças à propriedade que Lora ainda pode receber com sucesso um sinal útil até 20 dB abaixo do nível de ruído, a robustez à interferência de rádio é significativamente melhor do que a de FSK. sistemas FSK só funcionam corretamente se o sinal de interferência é, pelo menos, 10 dB mais fraca que o sinal útil. No melhor caso, sistemas Lora ainda pode receber o sinal útil se o sinal de interferência é 20 dB mais forte do que o sinal útil.

limitações

A partir do gráfico acima, você pode ver que Lora pode receber cerca de 30 dB sinais mais fracos do que com FSK. Contudo, há duas restrições que pouco relativizam essa grande diferença.

• Primeiro, Lora a modulação é a banda larga do que a modulação FSK, o que significa que o nível de ruído do receptor Lora é geralmente mais elevada do que a do receptor FSK. Especificamente, a duplicação da largura de banda aumenta o nível de ruído 3 dB.
• Em segundo lugar, Lora só pode receber um sinal útil até 20 dB abaixo do nível de ruído em taxas de dados muito lentas de ≤ 0.5 kbit / s. Assim que a taxa de dados é aumentada, se essa relação negativos aumentos de sinal-para-ruído mais a zero ou a largura de banda tem que ser aumentada ainda mais, que por sua vez aumenta o nível de ruído.

medição comparação entre lora e FSK

Para descobrir o quão bom Lora realmente é, uma comparação directa entre lora e FSK, deve ser realizada. Para este efeito,, nossos anteriormente utilizados transceptores FSK padrão (CC1020 e CC1101) são comparados com os dados do lora / FSK transceptor SX1261.

transceiverModulação 

sensibilidade máxima de acordo com a folha de dados

Taxa de dadosRX- largura de banda
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

De acordo com as informações das folhas de dados, Lora atinge, pelo menos, um 24dB melhor sensibilidade máxima do que com o melhor transceptor FSK (SX1261). Comparado aos velhos transceptores FSK (CC1020 e CC1101), a sensibilidade máxima é ainda 31 ou 33 dB melhor. Uma vez que se pode presumir que o alcance do rádio pode ser duplicada para cada 10 dB mais sensibilidade, uma 4 para 8 vezes o alcance do rádio deve ser possível com Lora comparação com FSK.

Contudo, também é notório que o máximo de sensibilidade Lora é conseguida com uma taxa de dados extremamente lenta de apenas 0.02 kbit / s. A fim de obter um directa, comparação significativa entre as diferentes transceptores, a sensibilidade de todos os transceptores é determinada com a mesma taxa de dados. De acordo com o fabricante do Semtech, Lora teria que conseguir sobre 7 para 10 dB mais sensibilidade com a mesma taxa de dados como FSK.

Nossas próprias medições deram os seguintes resultados:

Taxa de dadosSensibilidade
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

O transceptor SX1261 com alcança modulação lora 4 – 6 dB mais sensibilidade do que com modulação FSK. Em comparação com o CC1020 8 – 11 e dB em comparação com o CC1101 13 – 17 dB mais sensibilidade é conseguido. É surpreendente que a baixar a taxa de dados é escolhido, o maior ganho de sensibilidade pode ser conseguido com Lora.

Outro ponto de vista mostra o potencial de poupança de energia de Lora. A fim de alcançar a mesma sensibilidade como com FSK, aproximadamente 4 vezes a taxa de dados pode ser usado com lora. O mesmo telegrama rádio torna-se assim 4 tempos mais curtos e o consumo de energia também diminui por um factor de 4.

Conclusão:

Tal como acontece com todos os transceptores de rádio, o máximo de sensibilidade de lora -149 dBm só é alcançada na taxa de dados mais baixa. Esta taxa de dados para Lora é apenas aprox. 0.02 kbit / s e é, portanto inutilizável para muitas aplicações. Contudo, se podem ser utilizados tais taxas de dados baixas, 4 vezes o alcance do rádio é teoricamente possível em comparação com transceptores FSK modernos.

Se a taxa de dados Lora é aumentado para 1.2 kBit / s para 10 kBit / s, Lora atinge aprox. 4-6 dB mais sensibilidade em comparação com transceptores FSK modernos. Comparado com transceptores FSK mais antigos, como o CC1101 ou CC1020, área de alcance pode até mesmo ser dobrado ou triplicado com Lora.

Há uma opção de poupança de energia interessante em aplicações onde a sensibilidade FSK atual era suficiente. Se a mesma sensibilidade está a ser alcançado com lora, a taxa de dados pode ser aumentada por um factor de 4 comparada com FSK, em que o consumo de energia também pode ser reduzido por um factor de 4.

Para nós, tecnologia Lora representa uma alternativa interessante para aplicações com taxas de dados de até 10 kbit / s, uma vez que o alcance pode ser aumentado maciçamente em comparação com os transceptores mais velhos. De particular interesse para nós é a possibilidade de se conectar à rede LoRaWAN, pois isto significa que as aplicações da Internet das coisas podem ser conectados à Internet praticamente em qualquer lugar.

Com nosso módulo Lora “TRX433-70” estamos prontos para futuras inovador projectos Lora.

emissores de rádio com Lora

As leituras do medidor, comandos de comutação e outras informações podem ser transmitidos a partir do módulo concentrador para o roteador e volta em uma variedade de maneiras. Se a transmissão com fio não é possível ou muito caro, emissores de rádio com Lora pode ser uma alternativa para a leitura remota.

O padrão de rádio Lora

Lora significa Long Range, i.e. Alto (rádio) gama e é um padrão de rádio alternativa para as tecnologias conhecidas, tais como o UMTS ou LTE. Em muitos países, Lora já estabeleceu-se como a base para um padrão de comunicação na chamada Internet das Coisas (Internet das coisas), para máquina para máquina (M2M) comunicação e para a indústria e aplicações Smart City.

O padrão de rádio Lora, como outras tecnologias de rádio, utiliza as bandas livres de frequência Lora das bandas ISM sem licença (Industrial, Scientific and Medical). Na Europa, estas são as bandas do 433 e 868 gama MHz. Usando um procedimento especial de rádio, a frequência propagação chamado-assim, a tecnologia é quase imune à interferência. O intervalo entre o transmissor e o receptor é entre 2 e 15 km, dependendo do ambiente e área construída. Devido à elevada sensibilidade do -137 dBm, elevada penetração de edifícios pode ser conseguida. Os sinais de rádio penetrar profundamente no interior de prédios e porões. Especialmente em acampamentos onde as tampas metálicas das caravanas e casas móveis, muitas vezes enfraquecer a força do sinal da WLAN, emissores de rádio com Lora é superior aqui. A taxa de dados na Lora é entre 0.3 e 50 kbit / s.

Os pedidos de Lora

Lora é usado principalmente em aplicações em que muito poucos dados a serem transmitidos a uma grande distância de uma maneira muito de economia de energia. Estes dados são geralmente medidos valores, sinais de estado ou de valores manipulados.

Diferenças entre WLAN, Lora e rádio móvel

WLAN e rádio móvel são projetados para transmitir grandes quantidades de dados. intervalos relativamente curtos são aceitos. Lora, por outro lado, está optimizado para a transmissão de pequenas quantidades de dados ao longo de grandes distâncias. A tabela a seguir mostra algumas diferenças entre os diferentes padrões de rádio.

 

WLANLoraCelular
Rang<100 m2.000-3.000(cidade)

>10.000 m (país)

<300 m (cidade)

<10.000 m (país)

 

Max. taxa de dados

6.933 Mbit / s50 kbit / s1.000 Mbit / s
custosMédioBaixoMuito alto
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. potência de transmissão1.000 mW25 mW20-50 W (Estação base)

200 Mw (dispositivos de terminal)

LoRaWAN (de longo alcance rede de área ampla)

WANs de baixa potência (LPWANs) são conceitos de rede para a Internet das Coisas (Internet das coisas) e máquina para máquina comunicação (M2M). LPWANs são caracterizados pelo fato de que eles podem cobrir distâncias de até 50 km e exigem muito pouca energia. Existem várias abordagens técnicas para a realização dos LPWANs. Um do ETSI: ETSI GS LTN, outros nomes são LoRaWAN, Weightless e RPMA, que significa Random Phase Multiple Access.

Assim que a distância bridgeable não seja prejudicada demais pela atenuação espaço livre, alguns dos conceitos LPWAN frequências de utilização em bandas ISM mencionado no 433 MHz e 868 MHz. Poucos trabalho também na banda ISM de 2.4 GHz.

Por exemplo, no que diz respeito SigFox como LoRaWAN (Long Range Wide Area Network), ele usa a banda ISM de 868 MHz (EUA 915 MHz) na Europa. A gama de distâncias em ponte é mais 5 km na área urbana e mais 15 km fora da cidade. Há também transceptores de rádio na faixa de freqüência Lora de 2.4 GHz com que uma série de 10 km pode ser superada. Lora transmissão é uma combinação de Spread Spectrum Chirp (CSS) e Software Defined Radio (SDR). Uma das principais vantagens é que os sinais que são até 20 dB abaixo do nível de ruído ainda pode ser detectado. O conceito LoRaWAN suporta comunicação bidirecional, mobilidade e serviços baseados em localização.

valores característicosLoRaWAN
 

Alcance de frequência

 

banda ISM, 433 MHz, 868 MHz (EU), 915 MHz (EUA)

Modulaçãospread spectrum Chirp (CSS)
canal britânico8*125 KHz (EU),

64*125KHz,8*125KHz(EUA)

 

Tamanho do pacote

 

Determinado pelo usuário

Datasheet Up / Down300 bit / s 50 kbit / s (EU)

900 bit / s up 100 kbit / s(EUA)

 

topologia

 

topologia em estrela

 

distância

Até 5 km em áreas edificadas

Até 15 km na área rural

 

Os dispositivos terminais estão ligados a uma estação de base, que por sua vez recebe a informação criptografada de um backbone via TCP / IP e o protocolo SSL.
Para garantir que a vida útil da bateria dos componentes finais é o maior tempo possível, todas as taxas de dados e os sinais de saída de RF são geridas pela rede LoRaWAN e os componentes de extremidade são controlados através de uma taxa de dados adaptativo (ADR). Existem três classes de dispositivo do terminal: dispositivos de classe A pode se comunicar bidirecionalmente e têm uma janela de transmissão planejada no uplink, dispositivos de classe B também tem uma janela de transmissão prevista no downlink e a janela de transmissão para os dispositivos da classe C é continuamente aberto. A tecnologia LoRaWAN é padronizado pela Aliança Lora.

LoRaWan – Estrutura para redes sem fio

LoRaWan é uma especificação e descreve uma estrutura para redes sem fio. Ele é usado em redes com pouco tráfego de dados, por exemplo, em redes de sensores. LoRaWan (LongRangeWideAreaNetwork) é um chamado LPWAN (Low Power Wide Area Network) protocolo. Este artigo mostra as frequências utilizadas por LoRaWan e as classes disponíveis de dispositivos finais.

frequência Lora varia em diferentes regiões do mundo. Contudo, é necessário aqui para obter mais informações antes de iniciar-se um dispositivo de Lora, a fim de definir a freqüência correta. A tabela a seguir mostra as frequências corretas para cada país ou continente:

LoRaWan também é tratada como uma topologia em estrela. Gateways encaminhar mensagens dos dispositivos finais a um servidor de acesso específico. Os gateways são conectados através do servidor padrão via conexões de internet padrão.

dispositivos bidirecionais
Existem três principais classes bidirecionais manipulados por End:

Classe A

Os dados de ligação ascendente sempre se originam a partir do dispositivo terminal. A mensagem de ligação ascendente é seguida pela 2 janelas de recepção curtos para mensagens downlink. Estas mensagens downlink também pode ser incluído para mensagens de confirmação, bem como para os parâmetros do dispositivo. Desde a comunicação entre o terminal e o gateway só vai ser a partir do terminal, pode haver um tempo de espera entre os novos parâmetros do dispositivo detalhada e a implantação do terminal.

Entre os contatos tempo de transmissão real, dispositivos da Classe A podem colocar seu módulo Lora completamente em um modo de economia de energia. Isso vai mudar a eficiência energética.

classe B

classe B, outros para janelas de falha classe de A, tornar-se mais janelas de recepção. Os dispositivos da classe B são sincronizadas por meio de balizas ciclicamente enviadas. Estes beacons são usados ​​para se comunicar, e outras janelas de recepção estão abertos em outros momentos. A perda é que a latência pode ser determinada com antecedência, a perda de consumo de energia como um número de componentes. Contudo, o consumo de energia continua a ser baixa o suficiente para aplicações que funcionam com bateria.

classe C

Classe C reduz significativamente a latência para a ligação descendente, uma vez que a janela de recepção do dispositivo final é sempre ouvida, desde que o próprio dispositivo não dá quaisquer mensagens. Por esta razão, o servidor confiável pode iniciar uma transmissão downlink. A mudança de horário entre a classe A e C é particularmente importante em contratos legais movidos a bateria, por exemplo, “firmware-over-the-air” atualizações.

RegiãoA Frequência Lora
Europa863-870 MHz

433 MHz

NOS902-928 MHz
China470-510 MHz

779-787 MHz

australiano915-928 MHz
indiano865-867 MHz
Ásia433 MHz
América do Norte915 MHz