Lora – Một tiêu chuẩn Open Radio của LPWAN

Lora - Một tiêu chuẩn Open Radio của LPWAN

Lora là một tiêu chuẩn phát thanh mở của một điện thấp Wide Area Network (LPWAN) chỉ một lượng nhỏ dữ liệu. Vì vậy nó là thích hợp cho một tầm xa.

đối với LoRaWAN, nó là tên của một mạng vô tuyến dựa trên Lora. Lora và sử dụng băng tần từ dải ISM giấy phép miễn phí. Điều này có nghĩa rằng một LoRaWAN có thể là một thay thế hoặc bổ sung cho các mạng di động truyền thống với một nhà điều hành mạng trung tâm. Hơn thế nữa, một LoRaWAN cũng được gọi là một mạng lưới 0g để phân biệt nó từ thông tin liên lạc di động truyền thống.

Kể từ Lora là một tiêu chuẩn phát thanh mở, ai cũng có thể thiết lập một LoRaWAN như một mạng lưới IOT hoặc M2M với thông tin liên lạc hai chiều hoặc sử dụng một giải pháp dựa vào cộng đồng.

Ghi chú: Mỹ LoRaWAN là khác nhau từ LoRaWAN châu Âu. Điều này có ảnh hưởng đến tốc độ truyền tải và do đó cũng tiêu thụ năng lượng.

Nét đặc trưng

• Kết nối: Uplink hướng, hai chiều, chế độ công nhận tốt

• Modulation: Chirp Spread Spectrum và FSK

• Kiến trúc mạng: Thiết bị đầu cuối giao tiếp với cổng, mà truyền các gói dữ liệu đến một máy chủ. Các máy chủ có giao diện để kết nối đến các nền tảng IOT và các ứng dụng.

• dãy tần số: 868 MHz (863-870 MHz, chia thành nhiều băng con) ở châu Âu và 915 MHz ở Mỹ. Thời gian sử dụng kênh bị hạn chế bởi các quy định ở nhiều nước (nhiệm vụ chu kỳ).

• Phạm vi: Tùy thuộc vào địa hình, lên đến 2 km trong khu vực đô thị và lên đến 15 km ở các khu vực nông thôn. Tốt xâm nhập của các tòa nhà được thực hiện.

• Tiêu thụ năng lượng: Giữa 10 mA và 100 nA ở chế độ ngủ. Tùy thuộc vào ứng dụng, tuổi thọ pin là 2 đến 15 năm.

băng thông kênh • Radio: 125 kHz

• Nhạy cảm: -137 dBm

• Công suất truyền tải: +20 dBm hoặc tối đa là 25 mW

các gói dữ liệu • Dữ liệu: Mỹ: max. 51 byte / Hoa Kỳ: max. 11 byte dữ liệu người dùng cho mỗi gói

• Tốc độ truyền tải: Giữa 250 chút / cát 50 kbit / S

Công nghệ truyền

Công nghệ truyền Lora

Để đạt được hiệu quả cao trong việc chuyển giao dữ liệu và tiêu thụ năng lượng, LoRaWAN sử dụng độ rộng tần số. Nó cho phép can thiệp để tránh phần lớn và sự can thiệp hẹp để tránh.

Phương pháp truyền được gọi là “Chirp Spread Spectrum”. Và việc truyền tín hiệu diễn ra như một loại hót líu lo. Sau đó, xung líu lo được lan truyền trên một dải tần số rộng. Băng thông có thể tùy chọn được sử dụng cho tốc độ dữ liệu cao hay một truyền mạnh mẽ. Yếu tố lây lan và băng thông xác định cao như thế nào tốc độ dữ liệu có thể và làm thế nào cao khả năng tiếp nhận là.

Tín hiệu được điều chế với các yếu tố lây lan khác nhau và truyền qua các kênh cùng một tần số không ảnh hưởng lẫn nhau. Tính trực giao của các yếu tố lây lan cho phép việc truyền tải đồng thời nhiều thiết bị kết thúc vào cùng một kênh.

Các tín hiệu Lora là chống lại rất mạnh mẽ trong băng tần và out-of-band can thiệp. vô cảm của họ để tiếp nhận đa hoặc mờ dần đảm bảo một tầm xa tại các khu vực đô thị.

LoRaWAN Kiến trúc mạng

Kiến trúc mạng LoRaWAN bao gồm nhiều thiết bị kết thúc trong các hình thức của cảm biến và các thiết bị truyền động, nhiều cổng và một máy chủ mạng trung tâm. Các thiết bị đầu cuối giao tiếp với cổng. Các cổng kết nối với máy chủ mạng. Sau đó máy chủ mạng giao tiếp thông qua các giao thức khác nhau (ví dụ. NGHỈ NGƠI, MQTT, Vân vân.) với một ứng dụng mà được điều hành, ví dụ, như một ứng dụng trong điện toán đám mây.

Trong một LoRaWAN, cổng là thu cho các tín hiệu vô tuyến ở 868 MHz. Ở đây các chip Lora nhận các tín hiệu chirp. Đối với các cổng, Mặt khác, kết nối với Internet.

Các cổng của một LoRaWAN lý tưởng hình thành một mạng lưới gắn bó và có thể được phân phối trên toàn thế giới.

Một thông điệp có thể được nhận bởi một hoặc nhiều cổng. Các cổng chuyển tiếp các đến máy chủ mạng mà không cần sự can thiệp hơn nữa.

Trong một LoRaWAN, các máy chủ mạng phải chịu trách nhiệm cho việc xác định người gửi và chuyển tiếp các gói đến một máy chủ ứng dụng.

Này để thỏa mãn máy chủ mạng, Trong số những thứ khác, rằng một tin nhắn đến một lần duy nhất tại máy chủ ứng dụng, bất kể có bao nhiêu cổng đã nhận nó.

Tư nhân hoặc cộng đồng mạng

Về cơ bản tất cả mọi người có thể hoạt động LoRaWAN của mình. Kể từ Lora hoạt động trong dải tần số phi giao, không có chi phí giấy phép tần số là cần thiết.

Nếu bạn chỉ cần thiết lập một LoRaWAN trong một khu vực hạn chế, hoạt động của các cổng và máy chủ có thể có ý nghĩa riêng của bạn.

Tuy nhiên, nếu bạn là phụ thuộc vào một mạng vô tuyến diện rộng, bạn cũng có thể tiếp xúc MOKOSmart, chúng tôi chỉ hoạt động cửa ngõ của chúng ta, mà nói đến các máy chủ trên Internet. Đối với an ninh, bạn chỉ cần tin tưởng vào máy chủ mạng để cung cấp các gói dữ liệu nhận được và máy chủ ứng dụng, mà có thể giải mã nội dung.

Phạm vi

Lora có độ nhạy cao -137 dBm, làm tăng sự sẵn có của mạng. Các tín hiệu thâm nhập xây dựng bức tường mà không cần bất kỳ vấn đề và cũng có thể đạt được hầm hoặc cái gọi là địa điểm sâu trong nhà khác.

Khoảng cách giữa máy phát và máy thu xấp xỉ 3 km (thành phố), xấp xỉ. 6 km (ngoại ô) và lên đến 13 km (vùng nông thôn) tùy thuộc vào môi trường xung quanh và khu vực xây dựng.

Khoảng cách giữa máy phát Lora và người nhận phụ thuộc vào yếu tố lây lan, băng thông, sức mạnh truyền chọn của Lora Chip và ăng ten sử dụng.

Tốc độ truyền tải

Để tối đa hóa tuổi thọ pin và kiểm soát dung lượng mạng tổng thể (giới hạn bởi yêu cầu quy định), Lora kiểm soát tốc độ dữ liệu và đầu ra RF cá nhân sử dụng tốc độ dữ liệu adaptive (ADR) cho mỗi thiết bị đầu cuối.

Truyền thông giữa các thiết bị đầu cuối và gateway diễn ra trên các kênh tần số khác nhau với tốc độ dữ liệu khác nhau. The range of data is 0. 3 đến 50 kbit / s. Kích thước gói vật lý là 64 byte. 13 byte được yêu cầu cho tiêu đề. Cái lá này 51 byte cho dữ liệu người dùng.

Ghi chú: ở Mỹ, Hiện kênh được giới hạn ở mức 400 mili giây. Điều này có nghĩa rằng chỉ có tối đa là 11 byte dữ liệu người dùng có thể được truyền cho mỗi gói.

các SF12 (yếu tố lây lan) tại 125 kHz (băng thông) chỉ đạt được 250 chút / S (tốc độ dữ liệu). Người nhận là rất có khả năng cảm nhận được xung chirp vì nó là tương đối dễ dàng cho nó để phân biệt các tín hiệu từ tiếng ồn.

Sự kết hợp giữa quy định nhanh nhất là SF7 tại 250 băng thông kHz. Điều này dẫn đến 11,000 bps.

Sự tiêu thụ năng lượng

Quá trình điều chế Lora cho phép truyền tải điện tối ưu với mức tiêu thụ năng lượng thấp nhất có thể bởi máy phát. Việc tiêu thụ năng lượng thấp cho phép tuổi thọ pin lên đến 15 năm.

Này đơn giản hóa việc xử lý và không tốn kém vì không có nguồn điện riêng biệt là cần thiết.

Lớp học của thiết bị

Lora phân biệt giữa các lớp thiết bị khác nhau, trong đó chỉ lớp A là thú vị cho các ứng dụng trong Internet of Things. Và các thiết bị cuối cùng là trong trạng thái tiết kiệm pin và chỉ truyền một thời gian ngắn khi thay đổi trạng thái. Một cái gì đó chỉ có thể được gửi đến thiết bị đầu cuối trong thời gian này.

Cùng với các mô-đun phát thanh, các thiết bị đầu cuối là rất tốn kém vì sự đơn giản của họ và cũng là phù hợp để trang trải nhu cầu cao.

Nếu thiết bị này cũng có thể được giải quyết bên ngoài giai đoạn này, lớp thiết bị B hoặc C thực sự phải được chọn, làm tăng đáng kể mức tiêu thụ năng lượng và, tùy thuộc vào mạng, không được hỗ trợ ở tất cả.

Các ứng dụng

Lora chủ yếu làm cho các ứng dụng cảm biến tĩnh. ứng dụng điển hình bao gồm ghi âm, truy vấn và trao đổi thông tin trạng thái. Với bộ cảm biến đặt tại bất kỳ vị trí, thông tin có thể được xác định hoặc thu được, có thể dễ dàng tích hợp vào một ứng dụng.

1. smart Home
2. Thành phố thông minh
3. Nhà máy thông minh
4. thông minh Farming
5. thông minh Giao thông vận tải