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[導讀]   LoRa與NB-IoT是最有發(fā)展前景的兩個低功耗廣域網(wǎng)通信技術(shù)。不過兩者之間到底有什么區(qū)別和不同?誰又將更勝一籌占領(lǐng)LPWAN制高點?   物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展對無線通信技術(shù)提出了更高的

  LoRa與NB-IoT是最有發(fā)展前景的兩個低功耗廣域網(wǎng)通信技術(shù)。不過兩者之間到底有什么區(qū)別和不同?誰又將更勝一籌占領(lǐng)LPWAN制高點?

  物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展對無線通信技術(shù)提出了更高的要求,專為低帶寬、低功耗、遠距離、大量連接的物聯(lián)網(wǎng)應用而設(shè)計的LPWAN(low-power Wide-Area Network,低功耗廣域網(wǎng))也快速興起。NB-IoT與LoRa是其中的典型代表,也是最有發(fā)展前景的兩個低功耗廣域網(wǎng)通信技術(shù)。

  LoRa:易于建設(shè)和部署的低功耗廣域物聯(lián)技術(shù)

  LoRa的誕生比NB-IoT要早些,2013年8月,Semtech公司向業(yè)界發(fā)布了一種新型的基于1GHz以下的超長距低功耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)(Long Range,簡稱LoRa)的芯片。其接受靈敏度達到了驚人的-148dbm,與業(yè)界其他先進水平的sub-GHz芯片相比,最高的接收靈敏度改善了20db以上,這確保了網(wǎng)絡(luò)連接可靠性。


圖1:LoRa技術(shù)特點

  它使用線性調(diào)頻擴頻調(diào)制技術(shù),即保持了像FSK(頻移鍵控)調(diào)制相同的低功耗特性,又明顯地增加了通信距離,同時提高了網(wǎng)絡(luò)效率并消除了干擾,即不同擴頻序列的終端即使使用相同的頻率同時發(fā)送也不會相互干擾,因此在此基礎(chǔ)上研發(fā)的集中器/網(wǎng)關(guān)(Concentrator/Gateway)能夠并行接收并處理多個節(jié)點的數(shù)據(jù),大大擴展了系統(tǒng)容量。

  線性擴頻已在軍事和空間通信領(lǐng)域使用了數(shù)十年,因為其可以實現(xiàn)長通信距離和干擾的魯棒性,而LoRa是第一個用于商業(yè)用途的低成本實現(xiàn)。隨著LoRa的引入,嵌入式無線通信領(lǐng)域的局面發(fā)生了徹底的改變。這一技術(shù)改變了以往關(guān)于傳輸距離與功耗的折衷考慮方式,提供一種簡單的能實現(xiàn)遠距離、長電池壽命、大容量、低成本的通訊系統(tǒng)。

  LoRa主要在全球免費頻段運行(即非授權(quán)頻段),包括433、868、915 MHz等。LoRa網(wǎng)絡(luò)主要由終端(內(nèi)置LoRa模塊)、網(wǎng)關(guān)(或稱基站)、服務器和云四部分組成,應用數(shù)據(jù)可雙向傳輸。如圖2所示。


圖2:LoRa網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

  LoRa的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面:

  1、大大的改善了接收的靈敏度,降低了功耗

  高達157db的鏈路預算使其通信距離可達15公里(與環(huán)境有關(guān))。其接收電流僅10mA,睡眠電流200nA,這大大延遲了電池的使用壽命。

  2、基于該技術(shù)的網(wǎng)關(guān)/集中器支持多信道多數(shù)據(jù)速率的并行處理,系統(tǒng)容量大。

  如圖2所示,網(wǎng)關(guān)是節(jié)點與IP網(wǎng)絡(luò)之間的橋梁(通過2G/3G/4G或者Ethernet)。每個網(wǎng)關(guān)每天可以處理500萬次各節(jié)點之間的通信(假設(shè)每次發(fā)送10Bytes,網(wǎng)絡(luò)占用率10%)。如果把網(wǎng)關(guān)安裝在現(xiàn)有移動通信基站的位置,發(fā)射功率20dBm(100mW),那么在建筑密集的城市環(huán)境可以覆蓋2公里左右,而在密度較低的郊區(qū),覆蓋范圍可達10公里。

  3、基于終端和集中器/網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)可以支持測距和定位。

  LoRa對距離的測量是基于信號的空中傳輸時間而非傳統(tǒng)的RSSI(Received Signal Sterngth Ind-icaTIon),而定位則基于多點(網(wǎng)關(guān))對一點(節(jié)點)的空中傳輸時間差的測量。其定位精度可達5m(假設(shè)10km的范圍)。

LoRa的關(guān)鍵特征和優(yōu)勢

  這些關(guān)鍵特征使得 LoRa技術(shù)非常適用于要求功耗低、距離遠、大量連接以及定位跟蹤等的物聯(lián)網(wǎng)應用,如智能抄表、智能停車、車輛追蹤、寵物跟蹤、智慧農(nóng)業(yè)、智慧工業(yè)、智慧城市、智慧社區(qū)等等應用和領(lǐng)域。

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