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物联网协议之LoRa技术问题汇总

2018-10-17

1。什么是LoRa?

LoRa是低功耗广域网通信技术中的一种,是一种基于扩频技术的超远距离无线传输技术,拥有具有功耗低、覆盖范围广、穿透性强的特点。


2.什么是LoRa终端或节点?

LoRa终端是LoRa网络的组成部分,一般由LoRa模块和传感器等器件组成。LoRa终端可使用电池供电,能够远程定位(需要带GPS定位)。

 

3.什么是LoRaWAN

LoRaWAN是 LoRa联盟推出的一个基于开源的MAC层协议(LoRa是基于PHY层)的低功耗广域网标准,每一个符合LoRaWAN协议的终端都能与符合LoRaWAN的网关直接通讯,从而实现互联互通。

 

4。LoRa技术与NB-IOT的区别在哪里?

两者都是低功耗广域网通信技术中的一种,他们的区别简单的理解就是WIFI和4G的区别,LoRa技术通常用于企业自组网,而NB-IOT需要运营商基站的支持(新建或者升级现有的4GLTE基站),另外LoRa在电池供电和低成本是相比NB-IOT更有优势。

 

5.LoRa技术实际应用有哪些?

智能楼宇(空调系统、接入控制、报警系统,制动器)、工业设备状态监测、农业应用(及土地监测、禽畜跟踪)、智能抄表(水/气/热)、公共事业(智能路灯监控、井盖监测、道路积水监测、智能垃圾桶、环境污染监控、绿化带管理、海绵城市监测、地磁车辆出入监控、停车泊车管理、自行车租用管理)、智能门锁、儿童/老人定位监护等等。

 

6.什么是LoRa网关?

LoRa网关是终端和服务器(Server)间的信息桥梁,是多信道的收发机,网关与服务器间通过标准IP进行连接。LoRa网关有时又被称为LoRa基站或LoRa集中器,虽然定义不同,但其实是同一含义。

目前来说,网关类型可以分为几种:

室内型网关和室外型网关;全双工网关和半双工网关;完全符合LoRaWAN协议网关和不完全符合LoRaWAN协议网关。

 

7。采用LoRa技术,我可以使用哪些ISM频段?

按理论来说,你可以使用150 MHz 到 1 GHz频段中的任何频率。

常用频段(如433MHz,470MHz~510MHz,780MHz以及欧美常用的868MHz和915MHz都属于常用频段),其他以外的一些频率并不能很好的支持。

目前在中国通常提供的是470-510MHz频段网关。

 

8.LoRa的数据传输速率是多少?

LoRaWAN协议定义了一系列的数据传输速率,不同的芯片可供选择的速率范围不同,一般在0.3-38.4kbps。

 

9.LoRa网关使用免费频段,会不会容易受到频率干扰?

抗干扰能力取决于LoRa技术本身的特性和网关的设计。LoRa技术本身拥有超高的接收灵敏度(RSSI)和超强信噪比(SNR)。LoRa网关和LoRa模块的接收灵敏度达到惊人的-140dBm。

此外,使用跳频技术,通过伪随机码序列进行频移键控,使载波频率不断跳变而扩展频谱,防止定频干扰。 

 

10。LoRa是Mesh网络、点对点传输还是星形网络?

LoRa调制技术本身是一个物理层(PHY layer)协议,能被用在几乎所有的网络技术中。Mesh网络(典型的是ZigBee协议)虽然扩展了网络覆盖的范围,但是却牺牲了网络容量、同步开销、电池使用寿命。

随着LoRa技术链路预算和覆盖距离的同时提升,Mesh网络已不再适合,故采用星形的组网方式来优化网络结构、延长电池寿命、简化安装。

LoRa网关和模块间以星形网方式组网,而LoRa模块间理论上可以以点对点轮询的方式组网,当然点对点轮询效率要远远低于星形网。


11。LoRa网关接入的节点(终端)数目取决于哪些因素?

取决于LoRa网关所能提供的信道资源(1-8个信道,网关设计不同,信道数不同)以及单个LoRa终端占用的信道资源(与终端的发包频率、发包字节数以及LoRa终端的扩频因子息息相关)。

当LoRa终端的发包频率和发包字节数上升,该终端占据信道收发的时间就会增加,就占用了更多的信道资源。而当LoRa终端采用更大的扩频因子时,信号可以传的更远,但是代价是传递单位字节的信息会花费更多的时间。 

 

12。LoRa网关的容量有多大?单个网关能连多少个终端?

网关容量是指在一定时间内网关接收数据包数量的能力。理论上来说,单个LoRa网关芯片拥有8个信道,在完全符合LoRaWAN协议的情况下最多每天能接收1500万个数据包。如果某应用发包频率为1包/小时,单个LoRa网关芯片构成的LoRa网关能接入62500个终端节点。当然,这只是一个理论值,网关接入终端数量最终还是与网关信道数量、终端发包频率、发包字节数和扩频因子息息相关。


13。什么是速率自适应(ADR)?

速率自适应是调整数据传输速率来保证可靠数据传输、优化网络性能、扩充网络容量的一种技术。当节点靠近网关时,数据传输速率可以更快、发射功率也更低。而在链路预算边缘处的节点,其数据传输速率更慢,发射功率更高。ADR方法能适应不同的网络构造,支持不同的路径损耗,可以最大化终端的电池使用寿命和整体的网络容量,LoRa网络能够从整体上管理每个终端的数据传输速率和扩频因子。


14.就LoRa设备而言,其天线所能实现的发射功率是多少?

从芯片管脚输出的功率为+ 20 dbm,经过天线匹配/滤波损失一定功率,最终能输出的功率为+ 19 dbm + (-) 0。5 db。不同地区对最大输出功率有不同的规定,LoRaWAN协议定义了不同地区在最大化链路预算的情况下的不同输出功率。

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