什么是LoRa技术

LoRa技术

什么是 劳拉?

LoRa技术是一种专为远程连接和低功耗通信而设计的新型无线协议. LoRa代表远程无线电,主要针对物联网 (物联网) 和M2M网络. 这项技术将允许多租户或公共网络连接同一网络上运行的许多应用程序.

LoRa联盟旨在规范LPWAN (低功耗广域网) 用于物联网. LoRa技术和开放的Lora WAN协议支持智能物联网应用,解决了我们星球面临的一些最大挑战: 减少自然资源, 污染控制, 防灾, 能源管理, 基础设施效率, 和更多.

每个单独的LoRa网关都有能力处理多达数百万个节点. 信号可以延伸很远的距离, 这意味着所需的结构更少, 使构建网络更快,更便宜.

LoRa还具有自适应数据速率算法,可帮助充分利用节点的网络容量和电池寿命. LoRa协议包括许多不同的层,包括用于安全通信的应用程序级别和设备级别, 网络加密.

LoRa网络架构

LoRa网络包含几个要素:

  • 终点

端点是进行控制或传感的LoRa网络的元素. 他们通常位于偏远地区.

  • LoRa网关

网关从LoRa端点接收基础架构,然后将它们传输到回程系统. LoRa网络的这一部分可以是蜂窝网络, 以太网或任何其他无线或有线电信链路. 使用典型的IP连接将网关连接到网络服务器. 这样,数据使用典型协议,但可以连接到任何电信网络, 无论是私人还是公共. 鉴于LoRa网络与蜂窝网络的相似性, LoRaWAN网关通常可能与蜂窝基站位于同一地点. 通过这种方式, 他们能够在回程网络上使用额外的容量.

  • LoRa网络服务器

LoRa网络服务器成功进入网络并作为其功能的一部分, 它的作用是删除重复的数据包, 调整数据速率和时间表确认. 在评估其部署和连接方式时, 使部署LoRa网络变得非常容易.

  • 远端电脑

然后, 远程计算机可以控制端点的操作或从端点收集数据 – LoRa网络几乎是半透明的.

就LoRa网络的真实架构而言, 节点通常处于星型拓扑中,网关形成透明桥. 这些中继消息在中央网络服务器和后端中的终端设备之间.

与端点节点的通信通常是双向的, 但也可以支持多播操作, 这对于诸如此类的功能或其他批量分发消息或软件升级很有用.

LoRa技术基础

LoRa技术有几个关键要素. 它的一些主要功能包括::

  • 多达数百万个节点
  • 电池寿命长; 余下的十年
  • 长距离; 15-20 公里.

LoRa技术具有多种要素,可提供整体连接性和功能.

LoRa协议栈: LoRa联盟还定义了一个开放协议栈. 由于涉及LoRa开发的所有不同类型的公司,此开源堆栈的创建使LoRa的概念得以提出, 部署和使用能够整合在一起,以创建一种低成本且易于使用的解决方案,以连接各种形式的物联网设备.

LoRa网络设计: (广域网): 除了LoRa无线系统的RF元件, 网络架构还有其他一些要素, 包括整体系统架构的存在, 服务器, 回传和应用计算机. 总体架构经常被称为LoRaWAN.

劳拉PHY / 射频接口: LoRa物理层或PHY是系统运行的关键. 它控制节点或端点之间传输的RF信号的各个方面, 即. LoRa网关和传感器是接收信号的地方. 物理层或无线电接口控制信号的各个方面,包括调制格式, 功率等级, 频率, 发射和接收元件之间的信令, 和其他相关主题.

LoRa协议的功能

下表显示了LoRa协议的一些关键功能,例如调制, 容量和范围.

规范LoRa功能
范围2-5市区 (1.24-3.1 我),
15公里郊区 (9.3 我)
频率主义 868/915 兆赫
标准IEEE 802.15.4g
调制基于不同的FM脉冲的扩谱调制类型.
容量一个LoRa网关可容纳数千个节点
电池电池寿命长
LoRa物理层频率, 功率, 节点与网关之间的调制和信令

LoRa网络安全

LoRa technology recurity

网络安全问题变得越来越重要. 因此,LoRa网络需要高度的安全性,以防止任何系统出现故障.

达到LoRa网络所需的安全级别, 使用了几层加密:

  • 设备专用密钥 (EUI128).
  • 唯一网络密钥 (EUI64) 确保网络级别的安全.
  • 唯一的应用程序密钥 (EUI64) 证明端到端的安全性.

使用这些加密层可确保LoRa网络保持适当的安全性.

LoRa应用

LoRa无线技术最好放置在多种应用中.

远程和低功耗功能意味着可以将端点部署在各种各样的地方, 建筑物的内部和外部,并且仍然能够与网关进行通信.

由于该系统易于部署,并且可以用于大量物联网, 互联网事物, 和机器对机器, 应用领域, M2M.

LoRa无线技术的应用包括库存跟踪, 智能计量, 自动售货机数据和监控; 实用程序; 汽车行业, 等等. 事实上, 可能需要控制和数据报告的任何地方.

LoRa技术的远程能力主要吸引了许多应用. 易于提供覆盖范围,并且可以轻松连接和激活新节点.

LoRa设备

微微小区 & 网关: 传感器捕获然后通过近距离和远距离将数据传输到网关, 室外和室内, 最低功率要求

收发器 & 终端节点: 配置有LoRa技术的收发器固定在传感器设备或终端节点中, 设计用于行业应用程序的组装.

LoRa调制:

LoRa技术是无线调制还是物理 (物理层) 硅层, used to create the long-range communicatio­n link.

LoRa物理层使用一种形式的扩频调制. LoRa调制系统使用宽带线性频率控制脉冲. 频率随时间增加或减少的水平用于编码要传输的数据, 如; 线性调频调制的一种形式.

当解调与转发错误校正结合使用时,这种类型的调制使LoRa无线系统能够解调低于本底噪声20dB的信号, 前向纠错. 与传统的FSK系统相比; LoRa系统的链路预算可以提高25dB以上.

由于这样的结果,传输以伪随机方式传播, 非Lora用户可能很难检测到并看起来像噪音. 这可以支持系统的安全性.

该系统的另一个优点是线性调频调制和系统, 一般来说, 容忍频率偏移,因此, 可以使用带有 20-30 ppm接受而不是温度补偿振荡器, TCXO. 这可以在节点电子电路内节省一些不错的成本.

广域网:

与此同时, LoRa描述了较低的物理层, 上层网络层不存在. LoRaWAN是为描述网络高层而开发的众多协议之一. LoRaWAN是基于云的媒体访问控制 (苹果电脑) 层协议,但主要用作网络层协议,以管理终端设备和LPWAN网关之间的通信, 作为指导协议, 由LoRa联盟维护. LoRaWAN规范版本 1.0 于六月发布 2015.

LoRaWAN定义了网络的系统架构和通信协议, 而LoRa物理层允许进行远程通信链接. LoRaWAN还负责管理数据速率, 所有设备的电源和通信频率. 网络中的设备每当有可用数据发送时便进行传输. 终端节点设备传输的数据被多个网关接收, 将数据包转发到中央网络服务器. 服务器过滤器重复数据包, 执行安全检查, 和管理网络. 然后将数据进一步传送到应用程序服务器. 该技术显示了适度负载的高度一致性; 然而, 它存在一些与发送确认有关的性能问题

罗拉联盟

与许多其他系统一样, 成立了一个行业机构来开发然后在整个行业推广LoRa无线系统,称为LoRa联盟. 它于三月推出 2015. 如联盟所言, 它的建立是为了提供一个开放的全球安全标准, 运营商级物联网LPWAN连接.

尽管LoRa实际上是由Semtech开发的, 开放他的标准使其能够被众多公司采用, thereby growing the ecosystem and gaining significantly greater engagement, a wider variety of products and an overall increase in usage and acceptance.

The founding members of the LoRa Alliance include Actility, 思科公司, Eolane, IBM, Kerlink, IMST, MultiTech, Sagemcom, Semtech, and Microchip Technology, as well as lead telecom operators: Bouygues Telecom, KPN, SingTel, Proximus, Swisscom, and FastNet (part of Telkom South Africa).