随着我们的世界被互联设备和传感器所覆盖, 一项持续存在的挑战阻碍了实施 – 大面积可靠的无线连接. WiFi 和蓝牙等技术培育了智能家居, 它们的范围限制了在庞大的基础设施中的部署, 农场或分布式物流. 进入远程 (劳拉) 无线 – 一项创新技术，允许微型电池供电设备将数据发送到数英里之外的无处不在的连接到云的网关. 这是由 LoRa 模块启用的, 包含收发器的邮票大小的硬件组件, LoRa 通信所需的天线和微控制器. 让我们开始揭开 LoRa 模块技术这一无线奇迹的面纱!
什么是 劳拉 米国家
LoRa模块包含LoRa收发器芯片和微控制器, 为其提供远程通信所需的所有元素. 它充当连接传感器的构建块, 通过基于 LoRa 的网络执行器和各种物联网边缘设备. LoRa 模块允许设备连接到 LoRaWAN 网络以远距离发送和接收数据.
LoRa 模块可作为现成的独立组件使用，也可集成到开发板和传感器中. 常见接口包括UART, 用于与外部微控制器连接的 SPI 和 I2C. 或板载传感器. 随着 LoRaWAN 在 LPWAN 应用中越来越受欢迎, 经济实惠的 LoRa 模块生态系统呈指数级增长.
LoRa模块如何工作
LoRa 模块通过使用 Semtech 开发的名为 LoRa 的专利扩频调制方法来实现多英里无线通信. 它使用一种称为线性调频扩频的扩频调制形式 (的CSS) 其频率在整个信道带宽上随时间增加或减少. 这使得信号能够恢复到本底噪声以下，从而提供具有弹性的长通信范围. LoRa 调制以原始数据速率换取灵敏度, 抗干扰性和范围.
简单来说, LoRa 模块获取输入数据, 通过复杂的调制对其进行编码, 并发射可在低功率水平下传播数英里的无线电信号. 该信号由通过蜂窝连接到互联网的 LoRa 网关设备解调, 卫星, WiFi 或以太网. 然后网关将数据转发到集中式网络服务器进行处理和分析. 沟通以双向方式进行 – 终端设备在需要时向服务器发送上行数据. 服务器还可以通过网关将下行消息推送到终端节点.
热门一LoRa的应用 米模块
电池寿命长, LoRa 网络的范围和稳健性非常适合连接低带宽传感器，并允许它们在无需充电的情况下上行数年定期测量. 因此, LoRa 模块在许多工业物联网应用中得到广泛采用，包括:
智慧农业
LoRa 模块可通过土壤传感器跟踪农作物的微气候, 允许根据农场每个区域的条件进行精确浇水和化学处理. 位置跟踪器还可以跟踪资产使用情况，而灌溉设备传感器则可以监视泄漏或故障.
智慧城市
LoRa 模块连接城市基础设施以进行远程监控. 应用包括阅读水, 煤气表和电表, 监控路灯和交通流量, 追踪公共交通车辆, 实时垃圾桶状态, 供水系统等的检漏仪.
工业监控
工厂受益于 LoRa 的资产监控，例如跟踪托盘或集装箱的状态和位置, 易腐烂物品的温度监测, 泄漏检测, 等等. 矿场还使用 LoRa 网络进行通风监控, 车辆追踪等.
环境监测
政府在森林中部署带有环境传感器的 LoRa 网络, 河流和濒危栖息地检测非法活动并反馈恢复项目的数据. 这些长寿命传感器形成物联网数据收集网络，收集土壤湿度等关键指标, 湿度, 水质等.
供应链 / 后勤
LoRa 资产跟踪器和状态监视器可实现整个供应链的可见性并防止损失. 公司跟踪托盘从仓库到客户的整个过程, 监控药品和食品是否偏离安全温度/湿度水平, 确保高价值制成品在运输过程中的完整性等.
优点 和缺点 洛拉的 米国家
LoRa 模块在长距离连接和低功耗运行方面具有显着优势，这使得它们对于许多物联网应用非常有用. 然而, 与任何技术一样, 根据不同的用例，还应该考虑一些缺点.
LoRa模块的优点
让我们探讨推动这种远程无线标准采用的主要优势:
- 远距离通讯: 取决于 5 市区范围内可达 公里 15 农村地区的公里数或在理想的视线位置下可能更长. 少量LoRa网关提供广泛覆盖.
- 优秀的网络能力, 每个网关有数千个节点: 使用不同的信道和扩频因子可以最大限度地减少冲突. 单个 LoRa 网关可以同时处理数千个终端节点设备 – 确保大规模设备部署的能力.
- 低功耗: 由于睡眠模式下的功耗极小，因此在发送小型常规数据包时，电池寿命可长达数年.
- 抗干扰性: 线性调频扩频调制具有出色的抗信道噪声和干扰能力.
- 安全数据传输: LoRaWAN 定义端到端 AES-128 位加密以保证数据机密性.
- 模块成本低: 作为批量生产的硬件标准, LoRa模块和开发板价格相当实惠, 促进大规模采用.
- 全球网络互操作性: LoRaWAN 协议确保全球部署中不同制造商的基础设施和模块之间的互操作性
LoRa模块的缺点
LoRa 模块提供出色的无线范围和电池寿命, 他们有一些限制，包括:
- 较低的数据带宽: LoRa 的峰值数据速率远低于 WiFi, 4Mbps 或 Gbps 范围内的 G/5G 带宽.
- 容量受网关限制: 终端节点的数量受到 LoRa 网关密度和覆盖范围的限制.
- 对未授权频段的干扰: 尽管 LoRa 调制具有出色的鲁棒性, 外部干扰会限制性能.
- 限制性工作周期: 与未经许可频段上的操作相关的法规限制了始终在线连接的能力.
差异 bLoRa 和 LoRaWAN 之间
到那个时刻 LoRa和LoRaWAN, LoRa 指的是底层远程调制协议，而 LoRaWAN 定义了更高级别的网络通信层和系统架构:
LoRa物理层 – Semtech开发的LoRa物理调制层可实现远距离, 通过将数据编码到线性调频扩频数据包中实现低功耗无线射频连接. 发射功率等参数, 比特率, 频道号, 载波频率等在这里设置.
LoRaWAN 媒体访问控制层 – LoRaWAN 是一个开放标准，定义了更高级别的通信层，例如设备和网关之间的身份验证, 云集成, 双向通信方法, 接收时隙的调度等等. 通过支持端到端 AES-128 加密来保护空中数据和回程链路的数据，也保证了安全性.
通过正确实施 LoRaWAN, 模块和网关可以在不同的网络服务提供商之间互操作. 目前大多数模块都集成了 LoRaWAN 协议，支持云连接.
选择合适 LoRa 模块的因素
通过 LoRaWAN 实现协议标准化, 来自不同制造商的模块广泛兼容. 然而, 了解以下因素有助于为您的应用选择正确的组件:
- 频段支持吨: 根据地理区域匹配适当的 ISM 频段可确保合规性. 要考虑的常见频段是 433Mhz(亚洲), 868兆赫 (欧洲) 和915MHz (北美).
- 发射功率和接收灵敏度: 高功率模块扩大范围但消耗更多能量.
- 温度范围: 工业模块支持极端温度 -40 和 +85 摄氏.
- 构成因素: 微型 SMD 模块允许嵌入，而集成 PCB 选项适合原型设计. 检查尺寸, 天线选项, 安装孔.
- LoRaWAN 类支持 (一个, 乙或丙):LoRaWAN 规范定义了平衡双向性的终端设备类别, 延迟和电池寿命. 例如, A 类可实现最大能源效率，而 C 类则以电池寿命换取实时响应能力.
- CE等认证, 联邦通信委员会: 认证表明模块符合商业部署所需的发射和抗扰度标准.
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