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如果您一直關注技術趨勢或對物聯網感興趣 (物聯網), 您可能聽說過流行語“ Lora”或“ Lorawan”. 在博客文章中廣泛討論了它將對智能城市產生的影響, 農業, 工業監測和其他與物聯網相關的領域. 您可能已經知道，它與無線通信和遠程網絡有關. 在這個博客中, 我將概述洛拉是什麼, 怎麼運作的, 其主要優點, 應用, 和入門技巧.
什麼是洛拉技術
洛拉, 短距離, 是一種無線射頻技術，可實現遠程, 設備之間的低功率通信. 這正是它的名字所暗示的, 遠距離範圍意味著創建比傳統技術（如WiFi或藍牙）更遠的無線連接.
“Lora®是實體層或用於創建遠程通信鏈接的無線調製……Lora®是基於CHIRP傳播頻譜調製的……Lora®是商業用法的第一個低成本實施。” Lora®和Lorawan™的技術概述 來自洛拉聯盟
基於上述定義, 顯然，洛拉不是通信協議，而是一種調製技術, 一種在無線電波上編碼數據的方法，以便設備可以有效地交談. 與Lorawan協議堆棧結合使用時, 我們可以為物聯網設備構建一個完整的遠程通信網絡.
大多數無線技術遵循這種權衡: 更多範圍=更多功率. 但是洛拉打破了這種模式. 與傳統的ASK和FSK調製相比, 洛拉是基於chirp spriz spraprum (CSS) 調製, 可以大大增加溝通範圍, 因此，它可以達到幾公里的傳輸範圍，功耗極低.
洛拉的故事
在正確的背景下了解洛拉, 有必要快速了解洛拉通訊的歷史.
Nicolas Sornin和Olivier Seller從法國的 2009, 後來他與弗朗索瓦·斯福爾扎（FrançoisSforza 2010. 原來, 他們針對的是汽油的計量產業, 水, 和電力. 在 2012, Cycleo是由Semtech收購的.
直到2月 2015 LoraAlliance®, 非營利聯盟, 成立以標準化和促進洛萬 (曾經稱為勞拉馬克) - 建立在LORA調製之上的通信協議.
整個2010年代末, 有很多洛拉和洛萬部署, 這導致了該技術的廣泛流行, 特別是在歐洲和一些著名的早期成功案例.
到2020年代初, LPWAN領域 (低功率廣闊的區域網絡) 獲得了大量的全球利益, 以至於有幾種相互競爭的技術，例如NB-iot和Sigfox爭奪市場優勢.
根據 LoRa聯盟 2024 年終報告, 有超過 350 百萬結束節點和 6.9 與洛拉IC的數百萬個網關已在世界各地部署. 洛拉聯盟現在是全球最大的物聯盟聯盟之一. 我們還開始看到洛拉和洛萬設備變得越來越普遍. 洛拉（Lora）和洛萬（Lorawan Iot）市場預計將從 $8.0 億 2024 至 $32.7 億 2029.
洛拉如何工作
Lorawan網絡架構由Lora節點組成, 洛拉門戶, 網絡服務器和應用服務器. 在洛萬建築中, 節點通常在恆星拓撲中，網關形成透明的橋樑. 與結束節點的通信通常是雙向的, 這意味著網關可以從末端節點收集數據, 但是它也可以將命令發送到末端節點.
LoRa節點: 末端節點是進行控製或傳感的洛拉網絡的元素. 它們通常是電池供電的，並且位於遠程. 結束節點將數據發送到附近的每個網關，並以周期性而不是24×7傳輸數據.
LoRa 網關: 網關從Lora End節點接收數據，然後將其引導到網絡服務器. 洛拉門戶通常由洛拉無線電模塊組成, 微處理器, 和互聯網連接媒介.
網關通過回程網絡將收到的數據轉換為TCP/IP格式 (以太網, 3G, 4G, 無線上網, 等等。) 並將其發送到網絡服務器. Lora Gateway支持多通道, 多模塊收發器, 甚至在同一頻道上同時解調信號. 他們不存儲任何數據，而僅充當數據包的轉發器到網絡服務器. 網關可以連接許多終端設備. 帶有SX1301 8 頻道可以處理 1.5 每天百萬包, 支持 62,500 設備每小時發送一包.
網絡服務器: 網絡服務器管理網絡. 它過濾由多個網關引起的重複數據包，接收相同的數據, 執行安全檢查, 管理門戶流量和路由, 控制自適應率, 並將消息轉發到應用程序服務器.
應用服務器: 應用程序服務器從網絡服務器處理數據, 分析傳感器數據, 支持狀態顯示和實時警報等功能, 並且可以選擇將響應發送回結束節點.
洛拉技術的利益和缺點
了解洛拉的特徵是確定其可能應用的關鍵. 讓我們更深入地了解洛拉的利弊，以幫助您考慮它最合適的地方.
洛拉的好處:
- 長距離: 將設備連接到 15-20 鄉村地區的公里數以及 2-5 市區公里數. 允許城市範圍的覆蓋, 並實現了對建築物的良好穿透.
- 低功率和壽命長: 專為低功率使用而設計，延長電池壽命 10 年. 例如, 摩科智能 LW009 Lorawan停車傳感器 可以運作 5 年.
- 大容量: 單個洛拉門戶可以處理數千個末端節點的數百萬條消息.
- 低成本: 初始基礎設施投資低, 免費ISM頻帶, 和便宜的端節點傳感器.
- 開放標準: Lorawan由Lora Alliance維持. 驅動快速的部署和設備互操作性.
洛拉的缺點:
- 低傳輸速度: 洛拉具有相對狹窄的帶寬，並且其長距離傳輸的能力是以較低的數據速率為代價, 使其適用於傳感器網絡而不是高數據應用程序.
- 有限有效載荷: 洛拉僅支持小數據包, 最大數據容量約為 242 每個傳輸的字節. 這使得它不適合需要大量數據傳輸的用例.
LoRa技術的應用
洛拉無線技術廣泛用於多種應用. 遠距離和低功率的功能意味著可以在各種各樣的地方部署結束節點, 內部建築物或偏遠地區, 將重要信息傳輸到網關. 以下是一些常見的 LoRa 應用:
智慧城市 - 智能計量, 環境監測, 智能停車, 街道照明, 廢物管理等.
供應鍊和物流 - 資產跟踪和監視, 冷鏈監控, 車隊管理.
農業 - 土壤監測, 灌溉控制, 牲畜追踪.
工業物聯網 - 設備監控, 預見性維護, 自動化.
基礎設施監控 - 監視鐵路軌道, 橋樑, 和隧道進行任何身體變化.
公用事業 - 智能電網, 燃氣/水計量, 洩漏檢測, 分佈式發電.
智能家居和建築 - HVAC和照明控制, 能源管理, 房間佔用情況監控.
LoRa 與 LoRaWAN: 有什麼區別?
LoRa 描述了較低的物理層, 沒有上層網絡層. LoRaWAN 是為描述網絡上層而開發的眾多協議之一. LoRaWAN 是一種基於雲的媒體訪問控制 (蘋果電腦) 層協議，但主要作為網絡層協議來管理端節點設備和 LPWAN 網關之間的通信, 作為指導協議, 由 LoRa 聯盟維護. LoRaWAN 規範版本 1.0 六月發布 2015.
羅拉萬 定義網路的系統架構和通訊協定, 而 LoRa 物理層允許遠程通信鏈路.
所以總結一下:
LoRa = 物理層調製
LoRaWAN = 通信協議和架構
它們共同提供了完整的解決方案，包括遠程連接和靈活的網絡通信架構.
洛拉與其他無線技術
Lora和其他物聯網技術之間存在一些差異，例如NB-iot, SIGFOX和LTE-M. 一些重要的是:
Lora在無牌的ISM頻段中運行，而不是使用諸如蜂窩網絡之類的許可光譜.
洛拉使用獨特的CSS (啁啾擴頻) 與其他協議使用的調製方案相比，調製技術.
洛拉（Lora）的安全協議比NB-iot（例如.
洛拉（Lora）具有比wifi或藍牙（例如.
洛拉主要用於遠程, 低功率應用, 例如環境監測和智能農業, 雖然其他協議（例如LTE-M）更適合使用車輛遠程信息處理和移動物聯網應用程序.
| 洛拉 | 窄帶物聯網 | LTE-M | 西格福克斯 | |
| 範圍 | 15-20 公里 (鄉村的), 2-5 公里 (城市的) | 1-10 公里 | 1-11 公里 | 10 公里（城市）, 40 公里 ( 鄉村的 ) |
| MKL62是基於smetech射頻芯片SX1262的射頻模塊 | 未經許可的ISM頻段 | 許可的蜂窩帶 | 許可的蜂窩帶 | 未經許可的ISM頻段 |
| 數據速率 | 0.3 – 50 kbps | 200 kbps | 200-1000 kbps | 100 基點 |
| 網絡所有權 | 公共或私人 | 電信運營商 | 電信運營商 | SIGFOX操作員 |
| 訂閱費 | 免費或低成本 | 較高的細胞費用 | 較高的細胞費用 | 需要訂閱 |
| 功率效率 | 很高 | 很高 | 中等的 | 很高 |
| 雙向 | 是的 | 是的 | 是的 | 有限的 (嚴格的下行鏈接限制) |
| 室內穿透 | 好的 | 出色的 | 好的 | 好的 |
| 理想的用例 | 智慧城市, 農業, 資產追踪 | 公用電錶, 工業監控 | 可穿戴設備, 遠程信息處理, 移動應用 | 簡單的傳感器, 基本監控 |
洛拉技術 - 必須知道概念
當您剛開始在洛拉世界, 了解技術可能有點不知所措. 幫助您開始, 這是您應該熟悉的幾個關鍵概念:
-
- 洛拉 (長距離): 這是用於創建遠程通信鏈接的物理層或無線調製. 它基於CHIRP傳播頻譜調製.
- 羅拉萬 (洛拉廣域網絡): 在洛拉（Lora）頂部建立的開放協議，該協議使用lora定義了設備的系統體系結構和通信協議.
- Lorawan A類, 乙, C: Lorawan的不同設備操作類:
- A級: 最節能的課程，設備僅在發送上行鏈路傳輸後短暫聆聽下行鏈路消息.
- B類: 允許安排通過時間同步的信標進行安排的下行鏈路插槽, 在功率效率和延遲之間提供平衡.
- C類: 不斷聆聽下行鏈路消息，除了傳輸時, 提供最低的延遲，但功耗最高.
- 低功耗廣域網 (低功耗廣域網): 一種無線通信網絡，旨在允許在電池上操作的傳感器之類的東西中以低比特速率的遠程通信.
- 不良反應 (自適應數據速率): 洛萬（Lorawan）優化數據速率的功能, 通話時間, 和網絡中的能耗.
- 主義 (工業的, 科學的, 和醫療): 這些是在國際上保留用於將射頻能源用於工業的無線電帶, 科學, 和醫療目的.
- TTN (物聯網): 全球, 打開, 眾包的物聯網數據網絡，使用Lorawan.
- ABP (通過個性化激活): Lorawan設備激活方法，其中安全密鑰直接將硬編碼用於設備.
- 順豐 (擴頻因子): 洛拉（Lora）的參數決定了chirp率, 影響數據速率和通信範圍.
LoRa聯盟是什麼?
與許多其他系統一樣, 成立了一個行業機構來開發並在整個行業內推廣 LoRa 無線系統，稱為“LoRa 無線系統”。 LoRa聯盟. 它於2月推出 2015. 正如聯盟所說, 它的建立是為了提供一個開放的全球安全標準, 運營商級物聯網 LPWAN 連接.
雖然 LoRa 基本上是由 Semtech 開發的, 開放該標準使其被眾多公司採用, 從而發展生態系統並獲得更大的參與度, 更多種類的產品以及使用和接受度的整體增加.
LoRa 聯盟的創始成員包括 Actility, 思科, 伊奧蘭, IBM, 克林克, 國際標準化組織, 多技術, 薩基康, 森泰克, 和微芯片技術, 以及領先的電信運營商: 布依格電信, KPN, 新加坡電信, 近似, 瑞士電信, 和 FastNet (Telkom 南非的一部分).
LoRa 技術入門
基本上, 每個人都可以建立自己的洛拉通信系統. 由於洛拉在未經許可的頻帶中工作, 不需要頻率的許可費用. 如果您想僅覆蓋有限的區域, 操作自己的網關和服務器完全有意義. 想建立自己的 LoRaWAN 解決方案? 這比您想像的要容易! 您可以開始使用不同的Mokosmart Lorawan設備和解決方案.
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