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最全面的LoraWAN技术知识,你想知道的都在这儿了

作者:时间:2018-02-23来源:网络收藏

  的关系

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201802/375970.htm

  或称LPN,全称为LowPower Wide Area Network或者LowPower Network,指的是一种无线网络。这种无线网络强调低功耗与远距离,通常用于电池供电的传感器节点组网。因为低功耗与低速率的特点,这种网络与其他用于商业,个人数据共享的无线网络(如WiFi,蓝牙等)有着鲜明的区别。

  应用中,可使用集中器组建为私有网络,也可利用网关连到公有网络上去。

  LPWAN因为跟LoRaWAN名字类似,再加上最近的LoRaWAN在IoT领域引起的热潮,使得不少人对这两个概念有所混淆。事实上LoRaWAN仅仅是LPWAN的一种,还有几种类似的技术在与LoRaWAN进行竞争。

    

  图1 LPWAN与其他无线网络相比

  概括来讲,LPWAN具有如下特点:

  双向通信,有应答

  星形拓扑(一般情况下不使用中继器,也不使用Mesh组网,以求简洁)

  低数据速率

  低成本

  非常长的电池使用时间

  通信距离较远

  LPWAN适合的应用:

  IoT,M2M

  工业自动化

  低功耗应用

  电池供电的传感器

  智慧城市,智慧农业,抄表,街灯控制等等

  与Lora的关系

  同样是因为名字类似,不少人将LoRaWAN与LoRa两个概念混淆。事实上LoRaWAN指的是MAC层的组网协议。而LoRa只是一个物理层的协议。虽然现有的LoRaWAN组网基本上都使用LoRa作为物理层,但是LoRaWAN的协议也列出了在某些频段也可以使用GFSK作为物理层。从网络分层的角度来讲,LoRaWAN可以使用任何物理层的协议,LoRa也可以作为其他组网技术的物理层。事实上有几种与LoRaWAN竞争的技术在物理层也采用了LoRa。

    

  图2 网络分层(图中物理层使用Lora,但是要注意物理层与MAC层独立,至于无线频段,图中使用的ISM频段,但从技术角度来讲也可使用其他任何频段)

  LoraWAN的主要竞争技术

  市场上存在多个同样使用LoRa作为物理层的LPWAN技术,例如深圳艾森智能(AISenz Inc.)的aiCast。aiCast支持单播、多播和组播,比LoRaWAN更加复杂完备。许多LoRaWAN下不可能的应用因此可以实现。

  Sigfox使用慢速率的BPSK(300bps),也有一些较有前景的应用案例。

  NB-IoT(Narrow Band-IoT)是电信业基于现有移动通信技术的IoT网络。其特点是使用现有的蜂窝通信硬件与频段。不管是电信商还是硬件商,对这项技术热情很高。

  关键技术Lora简介

  LoRaWAN的核心技术是LoRa。LoRa是一种Semtech的私有调制技术(2012收购CycleoSAS公司得来)。为了便于不熟悉数字通信技术的读者理解,先介绍两个常见的调制技术FSK与OOK。选用这两个调制方式是因为:

  1.这两个是最简单、最基础、最常见的数字通信调制方式

  2.在Semtech的SX127x芯片上与LoRa同时被支持,尤其是FSK经常被用来与LoRa比较性能。

  OOK

  OOK全称为On-Off Keying。核心思想是用有载波表示一个二进制值(一般是1,也可能反向表示0),无载波表示另外一个二进制值(正向是0,反向是1)。

    

  图3 OOK时域波形

  在0与1切换时也会插入一个比较短的空的无载波间隔,可以为多径延迟增加一点冗余以便接收端解调。OOK对于低功耗的无线应用很有优势,因为只用传输大约一半的载波,其余时间可以关掉载波以省功耗。缺点是抗噪音性能较差。


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关键词: LoraWAN LPWAN

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