LoRa Frekansının Arkasındaki Teknoloji Nedir?

LoRa, CSS'yi kullanır (Cıvıltı Yayılım Spektrumu) Modülasyon tekniği olarak frekans yayma yöntemini kullanan modülasyon. Sözde cıvıltı darbeleri sembol olarak gönderilir, zamanla LoRa frekansında sürekli artan veya azalan. Veri iletimi daha sonra bu cıvıltı darbelerinin sıralı dizisi ile gerçekleştirilir..

Özel mülkler

LoRa, ISM frekans bantlarında çalıştığı için (433 MHz, 868 MHz ve 915 MHz), yayılan iletim gücü sınırlıdır. FSK elde etmek gibi geleneksel modülasyon türlerinden daha geniş bir radyo aralığına sahip olmak için (Frekans kaydırmalı anahtarlama), LoRa ile alıcı hassasiyeti önemli ölçüde iyileştirildi. LoRa alıcısı yine de başarılı bir LoRa sinyalini başarıyla alabilir ve kodunu çözebilir. 20 gürültü seviyesinin altında dB, bu da maksimum alıcı duyarlılığı ile sonuçlanır. -149 dBm. Yaklaşık maksimum FSK hassasiyeti ile karşılaştırıldığında. –125 dBm'ye kadar -130 dBm, LoRa önemli bir gelişme sunuyor. FSK alıcısı ile, sinyal ancak yararlı sinyal yaklaşık.

LoRa'nın hala başarılı bir şekilde yararlı bir sinyal alabilmesi özelliği sayesinde 20 gürültü seviyesinin altında dB, radyo parazitine karşı sağlamlık, FSK'nınkinden önemli ölçüde daha iyidir. FSK sistemleri, yalnızca parazit sinyali en az 10 yararlı sinyalden daha zayıf dB. en iyi durumda, LoRa sistemleri, eğer parazit sinyali ise yine de faydalı sinyali alabilir. 20 dB yararlı sinyalden daha güçlü.

sınırlamalar

Yukarıdaki grafikten, LoRa'nın yaklaşık olarak alabileceğini görebilirsiniz. 30 dB, FSK'dan daha zayıf sinyaller. Yine de, bu büyük farkı bir şekilde görelileştiren iki kısıtlama var.

• Öncelikle, LoRa modülasyonu, FSK modülasyonundan daha geniş banttır, bu, LoRa alıcısının gürültü seviyesinin genellikle FSK alıcısınınkinden daha yüksek olduğu anlamına gelir.. özellikle, bant genişliğini iki katına çıkarmak gürültü seviyesini şu şekilde artırır: 3 dB.
• İkinci olarak, LoRa, yalnızca şuna kadar yararlı bir sinyal alabilir: 20 ≤ çok yavaş veri hızlarında gürültü seviyesinin altında dB 0.5 kbit / s. Veri hızı artar yükselmez, ya negatif sinyal-gürültü oranı sıfıra doğru daha da artar ya da bant genişliği daha da arttırılmalıdır, bu da gürültü seviyesini artırır.

LoRa ve FSK arasında karşılaştırma ölçümü

LoRa'nın gerçekte ne kadar iyi olduğunu öğrenmek için, LoRa ve FSK arasında doğrudan bir karşılaştırma yapılmalıdır. Bu amaç için, daha önce kullandığımız standart FSK alıcı-vericilerimiz (CC1020 ve CC1101) LoRa'dan gelen verilerle karşılaştırılır / FSK alıcı-verici SX1261.

Veri sayfalarından alınan bilgilere göre, LoRa, en iyi FSK alıcı-vericisinden en az 24dB daha iyi maksimum hassasiyete ulaşır (SX1261). Eski FSK alıcı-vericileri ile karşılaştırıldığında (CC1020 ve CC1101), maksimum hassasiyet eşittir 31 veya 33 dB daha iyi. Telsiz menzilinin her biri için iki katına çıkabileceği varsayılabileceğinden, 10 dB daha fazla hassasiyet, a 4 ile 8 FSK'ya kıyasla LoRa ile radyo menzilinin birkaç kez mümkün olması gerekir.

Yine de, maksimum LoRa hassasiyetinin yalnızca çok yavaş bir veri hızıyla elde edilmesi de dikkat çekicidir. 0.02 kbit / s. Direkt almak için, farklı alıcı-vericiler arasında anlamlı karşılaştırma, tüm alıcı-vericilerin hassasiyeti aynı veri hızında belirlenir. Semtech'in üreticisine göre, LoRa hakkında elde etmek zorunda kalacak 7 ile 10 FSK ile aynı veri hızında dB daha fazla hassasiyet.

Kendi ölçümlerimiz aşağıdaki sonuçları verdi:

LoRa modülasyonlu SX1261 alıcı-verici, 4 – 6 FSK modülasyonuna göre dB daha fazla hassasiyet. CC1020 ile karşılaştırıldığında 8 – 11 dB ve CC1101 ile karşılaştırıldığında 13 – 17 dB daha fazla hassasiyet elde edilir. Veri hızı ne kadar düşük seçilirse, o kadar çarpıcıdır., LoRa ile daha fazla hassasiyet kazancı elde edilebilir.

Başka bir görünüm, LoRa'nın enerji tasarrufu potansiyelini gösterir. FSK ile aynı hassasiyeti yakalamak için, aşağı yukarı 4 veri hızının LoRa ile kullanılabileceği kat sayısı. Aynı radyo telgrafı böylece 4 kat daha kısadır ve enerji tüketimi de bir faktör kadar düşer. 4.

Çözüm:

Tüm radyo alıcı-vericilerinde olduğu gibi, maksimum LoRa duyarlılığı -149 dBm yalnızca en düşük veri hızında elde edilir. LoRa için bu veri hızı yalnızca yaklaşık. 0.02 kbit / s ve bu nedenle birçok uygulama için kullanılamaz. Yine de, eğer bu kadar düşük veri hızları kullanılabilirse, 4 Modern FSK alıcı-vericilerine kıyasla radyo menzilinin teorik olarak mümkün olduğu katlar.

LoRa veri hızı artırılırsa 1.2 kBit / s için 10 kBit / s, LoRa yaklaşık. 4-6 Modern FSK alıcı-vericilere kıyasla dB daha fazla hassasiyet. CC1101 veya CC1020 gibi eski FSK alıcı-vericileriyle karşılaştırıldığında, LoRa ile radyo menzili iki katına veya üç katına bile çıkarılabilir.

Mevcut FSK hassasiyetinin yeterli olduğu uygulamalarda ilginç bir enerji tasarrufu seçeneği vardır.. Aynı hassasiyet LoRa ile sağlanacaksa, veri hızı bir faktör kadar artırılabilir 4 FSK ile karşılaştırıldığında, bu sayede enerji tüketimi de bir faktör kadar azaltılabilir. 4.

Bizim için, LoRa teknolojisi, veri hızlarına kadar olan uygulamalar için ilginç bir alternatifi temsil eder. 10 kbit / s, radyo menzili eski alıcı-vericilere kıyasla büyük ölçüde artırılabildiğinden. Bizim için özellikle ilgi çekici olan, LoRaWAN ağına bağlanma olasılığıdır., bu, IoT uygulamalarının internete hemen hemen her yerden bağlanabileceği anlamına gelir..

LoRa modülümüz ile “TRX433-70” geleceğin yenilikçi LoRa projeleri için hazırız.

LoRa ile radyo iletimi

sayaç okumaları, anahtarlama komutları ve diğer bilgiler, yoğunlaştırıcı modülden yönlendiriciye ve çeşitli şekillerde geri iletilebilir. Kablolu iletim mümkün değilse veya çok pahalıysa, LoRa ile radyo iletimi, uzaktan okuma için bir alternatif olabilir.

LoRa radyo standardı

LoRa, Uzun Menzil anlamına gelir, yani. yüksek (radyo) menzildir ve UMTS veya LTE gibi bilinen teknolojilere alternatif bir radyo standardıdır.. Bir çok ülkede, LoRa, kendisini Nesnelerin İnterneti olarak adlandırılan bir iletişim standardının temeli olarak zaten kurmuştur. (IoT), makineden makineye (M2M) iletişim ve endüstri ve akıllı şehir uygulamaları için.

LoRa radyo standardı, diğer radyo teknolojileri gibi, lisanssız ISM bantlarından ücretsiz LoRa frekans bantlarını kullanır (Sanayi, Bilimsel ve Tıbbi). Avrupa'da, bu bantlar 433 ve 868 MHz aralığı. Özel bir radyo prosedürü kullanarak, sözde frekans yayılımı, teknoloji neredeyse parazite karşı bağışıktır. Verici ve alıcı arasındaki aralık 2 ve 15 km, çevreye ve yerleşim alanına bağlı olarak. duyarlılığının yüksek olması nedeniyle -137 dBm, binaların yüksek penetrasyon elde edilebilir. Radyo sinyalleri, binaların ve bodrumların içlerine derinlemesine nüfuz eder.. Özellikle karavanların metalik kapaklarının ve mobil evlerin genellikle WLAN'ın sinyal gücünü zayıflattığı kamp alanlarında, LoRa ile radyo iletimi burada daha üstün. LoRa'daki veri hızı 0.3 ve 50 kbit / s.

LoRa Başvuruları

LoRa, esas olarak, çok az verinin çok enerji tasarruflu bir şekilde uzun bir mesafe üzerinden iletileceği uygulamalarda kullanılır.. Bu veriler genellikle ölçülen değerlerdir., durum sinyalleri veya manipüle edilmiş değerler.

WLAN arasındaki farklar, LoRa ve mobil radyo

WLAN ve mobil radyo, büyük miktarda veri iletmek için tasarlanmıştır. Nispeten kısa aralıklar kabul edilir. LoRa, diğer yandan, büyük mesafelerde küçük miktarda veri iletimi için optimize edilmiştir. Aşağıdaki tablo, farklı radyo standartları arasındaki bazı farklılıkları göstermektedir..

LoRaWAN (uzun menzilli geniş alan ağı)

Düşük Güçlü WAN'lar (LPWAN'lar) Nesnelerin İnterneti için ağ kavramlarıdır (IoT) ve makineden makineye iletişim (M2M). LPWAN'lar, 1 metreye kadar mesafeleri kapsayabilmeleri ile karakterize edilirler. 50 km ve çok az enerji gerektirir. LPWAN'ları gerçekleştirmek için çeşitli teknik yaklaşımlar vardır.. ETSI'den bir: ETSI GS LTN, diğer isimler LoRaWAN, Ağırlıksız ve RPMA, Rastgele Fazlı Çoklu Erişim anlamına gelir.

Böylece köprülenebilir mesafe, boş alan zayıflaması tarafından çok fazla bozulmaz, Bahsedilen bazı LPWAN kavramları, ISM bantlarında frekansları kullanır. 433 MHz ve 868 MHz. ISM bandında çalışan çok az kişi var. 2.4 GHz.

Örneğin, LoRaWAN olarak SigFox ile ilgili olarak (Uzun Menzilli Geniş Alan Ağı), ISM bandını kullanır 868 MHz (Amerika Birleşik Devletleri 915 MHz) Avrupa'da. Köprülenebilir mesafe aralığı bitti 5 kentsel alanda km ve üzeri 15 şehir dışı km. LoRa frekans aralığında radyo alıcı-vericileri de vardır. 2.4 aralığı olan GHz 10 km köprülenebilir. LoRa iletimi, Chirp Spread Spectrum'un bir kombinasyonudur (CSS) ve Yazılım Tanımlı Radyo (SDR). Önemli bir avantaj, sinyallerin 20 Gürültü seviyesinin altındaki dB hala tespit edilebilir. LoRaWAN konsepti çift yönlü iletişimi destekler, mobilite ve konum tabanlı hizmetler.

Uç cihazlar bir baz istasyonuna bağlanır, bu da TCP aracılığıyla bir omurgadan şifrelenmiş bilgileri alır. / IP ve SSL protokolü.
Son bileşenlerin pil ömrünün mümkün olduğunca uzun olmasını sağlamak için, tüm veri hızları ve RF çıkış sinyalleri, LoRaWAN ağı tarafından yönetilir ve uç bileşenler, uyarlanabilir bir veri hızı aracılığıyla kontrol edilir (ADR). Üç terminalli cihaz sınıfları vardır: A Sınıfı cihazlar çift yönlü iletişim kurabilir ve uplink'te planlı bir iletim penceresine sahiptir., B sınıfı cihazlar ayrıca aşağı bağlantıda planlanmış bir iletim penceresine sahiptir ve C sınıfı cihazlar için iletim penceresi sürekli açıktır. LoRaWAN teknolojisi, LoRa Alliance tarafından standartlaştırılmıştır.

LoRaWan – Kablosuz ağlar için çerçeve

LoRaWan bir özelliktir ve kablosuz ağlar için bir çerçeve tanımlar. Az veri trafiği olan ağlarda kullanılır, örneğin sensör ağlarında. LoRaWan (LongRangeWideAreaNetwork) sözde LPWAN (Düşük Güç Geniş Alan Ağı) protokol. Bu makale, LoRaWan tarafından kullanılan frekansları ve mevcut uç cihaz sınıflarını gösterir..

LoRa frekansı dünyanın farklı bölgelerinde değişiklik gösterir. Yine de, Doğru frekansı ayarlamak için bir LoRa cihazını çalıştırmadan önce burada daha fazla bilgi almak gereklidir.. Aşağıdaki tablo, her ülke veya kıta için doğru frekansları göstermektedir.:

LoRaWan ayrıca bir yıldız topolojisi gibi ele alınır. Ağ geçitleri, mesajları uç cihazlardan belirli bir erişim sunucusuna iletir. Ağ geçitleri, standart internet bağlantıları aracılığıyla standart sunucu aracılığıyla bağlanır.

Çift yönlü cihazlar
End tarafından işlenen üç ana çift yönlü sınıf vardır.:

A sınıfı

Yukarı bağlantı verileri her zaman son cihazdan kaynaklanır. Yukarı bağlantı mesajının ardından 2 aşağı bağlantı mesajları için kısa alım pencereleri. Bu aşağı bağlantı mesajları, cihaz parametrelerinin yanı sıra onay mesajları için de dahil edilebilir.. Terminal ve ağ geçidi arasındaki iletişim yalnızca terminalden olacağından, ayrıntılı yeni cihaz parametreleri ile terminalin uygulanması arasında bir bekleme süresi olabilir.

Gerçek iletim süresi kontakları arasında, A Sınıfı cihazlar, LoRa modüllerini tamamen enerji tasarrufu moduna geçirebilir. Bu enerji verimliliğini değiştirecek.

B Sınıfı

B Sınıfı, diğerleri A sınıfının arıza pencerelerine, daha fazla resepsiyon penceresi ol. B Sınıfı cihazlar, döngüsel olarak gönderilen işaretler aracılığıyla senkronize edilir. Bu işaretler iletişim kurmak için kullanılır, ve diğer resepsiyon pencereleri diğer zamanlarda açıktır. Kayıp, gecikmenin önceden belirlenebilmesidir, bileşen numarası olarak enerji tüketimi kaybı. Yine de, pille çalışan uygulamalar için enerji tüketimi yeterince düşük kalır.

C sınıfı

C Sınıfı, aşağı bağlantı için gecikmeyi önemli ölçüde azaltır, uç cihazın alıcı penceresi, cihazın kendisi herhangi bir mesaj vermediği sürece her zaman duyulduğundan. Bu yüzden, güvenilen sunucu bir aşağı bağlantı iletimi başlatabilir. Pille çalışan yasal sözleşmelerde A ve C sınıfı arasındaki bir zaman değişikliği özellikle önemlidir, Örneğin, “kablosuz aygıt yazılımı” güncellemeler.