物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之LoRa通信(一)
[導(dǎo)讀]▼點(diǎn)擊下方名片，關(guān)注公眾號(hào)▼???當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)發(fā)展迅速，各種新技術(shù)不斷的被應(yīng)用與實(shí)際的解決方案中，這里從這一篇短文開始一塊探討一下物聯(lián)網(wǎng)終端無線通信技術(shù)中的佼佼者-LORA，本篇主要介紹一下Lora到底是啥？相對(duì)其它無線通信技術(shù)有啥優(yōu)缺點(diǎn)？實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景是啥？01LoRa是啥？...
▼點(diǎn)擊下方名片，關(guān)注公眾號(hào)▼
01
LoRa是啥？
? ? ? Lora的英文全稱是Long Range，取得兩個(gè)單詞的前兩個(gè)字母組成，從字面意思可以理解到是一種長距離通信技術(shù)，其工作在免費(fèi)的工作頻段（即非授權(quán)頻段），包括433MHz、470MHz、868MHz、915MHz等。使用時(shí)不需要申請(qǐng)，在我國實(shí)際解決方案中使用最多的頻段主要在410MHz-510MHz，按照1MHz間隔一個(gè)信道去算，能夠支持100多個(gè)信道，實(shí)際可以縮短信道之間的間隔，擴(kuò)寬頻段來增加信道的數(shù)量。? ? ? Lora在我們的實(shí)際應(yīng)用中共有兩種方式，我把它們分為組網(wǎng)模式和非組網(wǎng)，組網(wǎng)主要以星型網(wǎng)絡(luò)為主的網(wǎng)關(guān)帶節(jié)點(diǎn)的通信方式，lorawan也是其中一種，后面會(huì)專門講解Lora完的相關(guān)知識(shí)；非組網(wǎng)模式主要是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，也就是單個(gè)lora設(shè)備和單個(gè)Lora設(shè)備建立的通信方式。當(dāng)然還有不同的用法，前面我說的兩種用法只是使用場(chǎng)景最多的兩種方式。? ? ? LoRa因其功耗低、傳輸距離遠(yuǎn)、組網(wǎng)靈活等諸多特性與物聯(lián)網(wǎng)碎片化、低成本、大連接的需求十分的契合，因此被廣泛部署在智慧社區(qū)、智能家居和樓宇、智能表計(jì)、智慧農(nóng)業(yè)、智能物流等多個(gè)垂直行業(yè)，前景廣闊。? ? ? LoRa基本技術(shù)指標(biāo)如下：
02
LoRa相比其他無線技術(shù)有啥優(yōu)缺點(diǎn)？
? ? ? 無線通信技術(shù)較多，這里我們主要列舉幾種物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域用到較多的無線通信技術(shù)來作比較：藍(lán)牙、wifi、NFC、zigbee、UWB。藍(lán)牙? ?? ? ? 藍(lán)牙（Bluetooth）是一種無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)固定設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備和樓宇、個(gè)人之間的 短距離數(shù)據(jù)交換（使用2.4～2.48GHz的ISM波段的UHF無線電波）。藍(lán)牙可連接多個(gè) 設(shè)備，克服了數(shù)據(jù)同步的難題。從音頻傳輸、圖文傳輸、視頻傳輸，再到以低功耗為主的物聯(lián) 網(wǎng)傳輸，藍(lán)牙應(yīng)用的場(chǎng)景也越來越廣。目前藍(lán)牙的協(xié)議經(jīng)過多年的發(fā)展，從我們熟知的藍(lán)牙協(xié)議3.0、4.0發(fā)展到現(xiàn)在的5.0協(xié)議，最新小版本協(xié)議應(yīng)該已經(jīng)到了5.3協(xié)議，藍(lán)牙協(xié)議發(fā)展到5代后，在低功耗模式下具備更快更遠(yuǎn)的傳輸能力，傳輸速率是上代技術(shù)的2倍（速率上限為2Mb/s），有效傳輸距離是上一代技術(shù)的4倍（理論上可達(dá)300m），數(shù)據(jù)包容量更是上一代技術(shù)的8倍。同時(shí)，為了更好地服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)，藍(lán)牙技術(shù)發(fā)展了一套Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，有別于傳統(tǒng)的藍(lán)牙連接的“一對(duì)一”配對(duì)，Mesh網(wǎng)絡(luò)能夠使設(shè)備實(shí)現(xiàn)“多對(duì)多”的關(guān)系。WiFi? ?? ? ? Wifi是我們目前最常見的一種無線技術(shù)，我們常用的手機(jī)、pc、智能音箱等設(shè)備都支持wifi技術(shù)。人們目前所使用的WiFi標(biāo)準(zhǔn)是由最早于1997年發(fā)布的802.11b演變而來， 802. 11b的速率僅為2Mb/s， 1999年提出的802. 11g將速率提升至11Mb/s目前最新的802. 11ax（ Wi—Fi 6）理論最大速率為10Gb/s左右。? ? ? 傳統(tǒng)的Wi—Fi使用2.4GHz頻段，隨著使用2.4GHz頻段的設(shè)備越來越多，比如上面說到的藍(lán)牙技術(shù)就是2.4GHz頻率，相互之間干擾增強(qiáng)，因此第五代Wi—Fi技術(shù)研制了運(yùn)行在5GHz以上的高頻段。理論上5GHz頻段相較2.4GHz速率更高，但兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)。2. 4GHz穿墻衰減更少，傳播距離更遠(yuǎn)，但使用設(shè)備多，干擾大；5GHz網(wǎng)速更穩(wěn)定，速率更高，但穿墻等衰減大，覆蓋距離小。對(duì)于5GHz頻率可以做一個(gè)試驗(yàn)，使用pc下載文件，會(huì)發(fā)現(xiàn)靠近路由器很近的時(shí)候速率非?？欤嚯x稍微拉遠(yuǎn)一點(diǎn)就會(huì)變慢很多，相對(duì)2.4GHz效果會(huì)比較明顯。NFC? ?? ? ?NFC (Near-Field Communication,近場(chǎng)通信)是一種短距高頻的無線電技術(shù),屬于 RFID技術(shù)的一種，該技術(shù)是我接觸最早的一種技術(shù)，記得初中時(shí)食堂的飯卡就是使用的這種技術(shù)，該技術(shù)工作頻率在13. 56MHz，有效工作距離在20cm以內(nèi)。其傳輸速率有 106k/s.212b/s或者424kb/s三種。較近的傳輸距離幫助我們防止同學(xué)盜刷我們的飯卡了。? ? ? NFC技術(shù)存在很多優(yōu)點(diǎn)，例如通信保密性好、無功耗、方案的成本較低等，尤其NFC能夠通過 簡單的碰觸瞬間完成連接。在整合至IoT設(shè)備中 之后，可以通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)收集與用戶有關(guān)的習(xí) 慣和使用方式等數(shù)據(jù)，之后再提供給云端或大數(shù) 據(jù)服務(wù)器做數(shù)據(jù)分析，提高用戶生活質(zhì)量。就像我們使用的泉城一卡通，既可以使用其乘坐公交車，也可以實(shí)現(xiàn)乘坐地鐵，所有的數(shù)據(jù)都會(huì)通過刷卡機(jī)上傳到服務(wù)器進(jìn)行相關(guān)的操作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步等功能。NFC技術(shù)的缺點(diǎn)也是相當(dāng)明顯，通信距離短，數(shù)據(jù)傳輸量小，也限制了近場(chǎng)通信的使用場(chǎng)景，不過隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，NFC會(huì)和其它技術(shù)進(jìn)行深入的融合，從而發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，豐富應(yīng)用場(chǎng)景。Zigbee? ?? ? ??? ? ? Zigbee是我接觸的第一種組網(wǎng)通信方式，ZigBee是一種可工作在2.4GHz（全球流行）、868MHz（歐洲流行）和915MHz（美國流行）3個(gè)頻段上的無線連接技術(shù)，分別具有最高250kb／s、20kb／s和40kb／s的傳輸速率，它的傳輸距離為10～75m，但可以通過Mesh繼續(xù)增加。zigbee技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)發(fā)展到了3.0版本，在組網(wǎng)性能上，ZigBee可以構(gòu)造為星狀網(wǎng)絡(luò)或者點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，廣泛的應(yīng)用于智慧醫(yī)療、智能家居等領(lǐng)域。UWB? ?? ??? ? ? UWB是一種超寬帶技術(shù)，是近年來新興的一項(xiàng)全新的、與傳統(tǒng)通信技術(shù)有極大差異的無線通信新技術(shù)。它無須使用傳統(tǒng)通信體制中的載波，而是通過發(fā)送和接收具有納秒或微秒級(jí)以 下的極窄脈沖來傳輸數(shù)據(jù)，從而具有3.1～10.6GHz量級(jí)的帶寬。通過在較寬的頻譜上傳 送極低功率的信號(hào)，UWB能在10m左右的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)百兆比特每秒至數(shù)吉比特每秒的數(shù)據(jù)傳輸速率。?除了高傳輸速率外，UWB技術(shù)還有發(fā)射功率較低、穿透能力較強(qiáng)、抗干擾性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在室內(nèi)定位領(lǐng)域可得到較為精確的結(jié)果，廣泛應(yīng)用于小范圍、高分辨率、能夠穿透墻壁、 地面和身體的雷達(dá)和圖像系統(tǒng)中。我曾經(jīng)用uwb技術(shù)做過一個(gè)定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要有3個(gè)基站和1個(gè)標(biāo)簽，標(biāo)簽放置在AGV小車上，同UWB的定位功能可以實(shí)現(xiàn)AGV小車在區(qū)域內(nèi)的精確定位，經(jīng)過多次試驗(yàn)確認(rèn)其測(cè)距的精度最小10cm，且容易受到旁邊鐵皮的影響，，基站的擺放位置也是影響因素。? ? ? 上面已經(jīng)介紹完了5種技術(shù)，下面進(jìn)行了總結(jié)，通過列出的參數(shù)對(duì)比一下第一節(jié)中介紹lora可以清晰知道孰優(yōu)孰劣。? ? ? 在低功耗、長距離通信的應(yīng)用場(chǎng)景中，lora技術(shù)與其它技術(shù)打擂臺(tái)的話，應(yīng)該是直接KO.
03
LoRa實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景是啥？
? ? ? 在說我們實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景之前，先拋出一個(gè)問題，那就是lora到底能傳多遠(yuǎn)，第一節(jié)中說到的都是城鎮(zhèn)、地面空曠，那如果是在太空中呢？其實(shí)現(xiàn)在有很多家衛(wèi)星公司吧lora發(fā)射到了近地衛(wèi)星軌道，近地衛(wèi)星軌道的高度一般為600-1600km，在地面上只要使用lorawan的設(shè)備就能接收到lora信號(hào)，牛不牛？再回到我們的實(shí)際場(chǎng)景，根據(jù)lora的特點(diǎn)我們總結(jié)出來主要以下3大類場(chǎng)景：
蜂窩信號(hào)弱或不可用場(chǎng)景? ?1）農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)中的位置跟蹤和動(dòng)植物健康狀況監(jiān)測(cè)：灌溉設(shè)備跟蹤管理等項(xiàng)目由于此類應(yīng)用的環(huán)境多為農(nóng)村或偏僻地區(qū)，這里的蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋比較差，且要介入系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備較多，最好的實(shí)現(xiàn)方式就是使用LoRa自建網(wǎng)絡(luò)。2）采礦和石油作業(yè)：這個(gè)場(chǎng)景所處的地方基本都屬于無人區(qū)，環(huán)境偏僻惡劣，缺少人煙，基本沒有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，尤其是礦井下等一些有安全要求區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，lora能夠很好的滿足要求。3）森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)：森林區(qū)域人煙稀少，且部署蜂窩網(wǎng)基站的成本偏高（需要光纖接人），而架設(shè)LoRa網(wǎng)絡(luò)成本很低且覆蓋范圍廣泛，成本低。4）環(huán)境監(jiān)測(cè)；環(huán)境監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)種類繁多，有的漂浮在江河中，有的在高山懸崖邊，許多加方便。區(qū)域信號(hào)覆蓋較差，而且這些環(huán)境監(jiān)測(cè)的傳感器具有一定的分布特性，使用LoRa網(wǎng)絡(luò)會(huì)更加方便。
功耗、距離要求嚴(yán)格的應(yīng)用???1）水、氣表：水、氣表一般的工作壽命都要8～10年，尤其是水表在整個(gè)生命周期中是無法更換電池的，這就需要超低的功耗，所以LoRa非常適合這樣的應(yīng)用場(chǎng)景。2）泊車傳感器／鎖具：泊車系統(tǒng)傳感器的電池更換很困難，尤其路內(nèi)停車的地磁傳感器，埋入地下后更換電池成本很高，這就需要有非常好的功耗?，F(xiàn)在市場(chǎng)上絕大多數(shù)的泊車傳感器都是使用LoRa技術(shù)的。3）門禁、煙感、垃圾監(jiān)測(cè)：這類應(yīng)用傳感器都要求輕量級(jí)且電池很小，然而需要工作2～3年不更換電池，再加上這類應(yīng)用的工作距離也有一定的要求，LoRa技術(shù)就比較合適。?4）智能穿戴：智能穿戴對(duì)功耗要求嚴(yán)格，尤其一些針對(duì)戶外的遠(yuǎn)距離應(yīng)用，采用LoRa技術(shù)是最佳的選擇。
私有／企業(yè)網(wǎng)絡(luò)???? ? ? 工業(yè)控制／生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)：一般的客戶對(duì)于生產(chǎn)控制以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理都是非?？粗氐模鄶?shù)都會(huì)使用私有或企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，而LoRa的靈活部署、超強(qiáng)的抗干擾特性（產(chǎn)線的射頻干擾較大）對(duì)于智慧工業(yè)的應(yīng)用是非常合適的。? ? ? 園區(qū)、物業(yè)管理：大量的住宅小區(qū)和商業(yè)地產(chǎn)，都對(duì)其內(nèi)部管理以及設(shè)施服務(wù)進(jìn)行升級(jí)，而且更希望是自己可以掌控的私有網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)前國內(nèi)前幾名的房地產(chǎn)公司均在其物業(yè)采用了LoRa網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，對(duì)其小區(qū)及商業(yè)地產(chǎn)進(jìn)行精細(xì)化管理。? ? ? 上面主要就文章開頭提出的三個(gè)問題進(jìn)行了簡單的回答，下一篇我們將對(duì)無線的調(diào)制方式進(jìn)行剖析。end
微信公眾號(hào)后臺(tái)回復(fù)關(guān)鍵字“加群”，添加小編微信，拉你入技術(shù)群。
01
LoRa是啥？
? ? ? Lora的英文全稱是Long Range，取得兩個(gè)單詞的前兩個(gè)字母組成，從字面意思可以理解到是一種長距離通信技術(shù)，其工作在免費(fèi)的工作頻段（即非授權(quán)頻段），包括433MHz、470MHz、868MHz、915MHz等。使用時(shí)不需要申請(qǐng)，在我國實(shí)際解決方案中使用最多的頻段主要在410MHz-510MHz，按照1MHz間隔一個(gè)信道去算，能夠支持100多個(gè)信道，實(shí)際可以縮短信道之間的間隔，擴(kuò)寬頻段來增加信道的數(shù)量。? ? ? Lora在我們的實(shí)際應(yīng)用中共有兩種方式，我把它們分為組網(wǎng)模式和非組網(wǎng)，組網(wǎng)主要以星型網(wǎng)絡(luò)為主的網(wǎng)關(guān)帶節(jié)點(diǎn)的通信方式，lorawan也是其中一種，后面會(huì)專門講解Lora完的相關(guān)知識(shí)；非組網(wǎng)模式主要是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，也就是單個(gè)lora設(shè)備和單個(gè)Lora設(shè)備建立的通信方式。當(dāng)然還有不同的用法，前面我說的兩種用法只是使用場(chǎng)景最多的兩種方式。? ? ? LoRa因其功耗低、傳輸距離遠(yuǎn)、組網(wǎng)靈活等諸多特性與物聯(lián)網(wǎng)碎片化、低成本、大連接的需求十分的契合，因此被廣泛部署在智慧社區(qū)、智能家居和樓宇、智能表計(jì)、智慧農(nóng)業(yè)、智能物流等多個(gè)垂直行業(yè)，前景廣闊。? ? ? LoRa基本技術(shù)指標(biāo)如下：
- 傳輸距離：城鎮(zhèn)可達(dá)5km，郊區(qū)可達(dá)15km。·工作頻率：ISM頻段包括433MHz、470MHz、868MHz、915MHz等。·標(biāo)準(zhǔn)：IEEE 802.15.4g、LoRaWAN。·調(diào)制方式：基于擴(kuò)頻技術(shù)，CSS的一個(gè)變種，具有前向糾錯(cuò)能力。
- 容量：一個(gè)lora網(wǎng)關(guān)可以連接成千上萬個(gè)節(jié)點(diǎn)。
- 電池壽命：長達(dá)十年。
- 安全：AES128位加密。
- 傳輸速率：18b/s~62.5kb/s.
02
LoRa相比其他無線技術(shù)有啥優(yōu)缺點(diǎn)？
? ? ? 無線通信技術(shù)較多，這里我們主要列舉幾種物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域用到較多的無線通信技術(shù)來作比較：藍(lán)牙、wifi、NFC、zigbee、UWB。藍(lán)牙? ?? ? ? 藍(lán)牙（Bluetooth）是一種無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)固定設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備和樓宇、個(gè)人之間的 短距離數(shù)據(jù)交換（使用2.4～2.48GHz的ISM波段的UHF無線電波）。藍(lán)牙可連接多個(gè) 設(shè)備，克服了數(shù)據(jù)同步的難題。從音頻傳輸、圖文傳輸、視頻傳輸，再到以低功耗為主的物聯(lián) 網(wǎng)傳輸，藍(lán)牙應(yīng)用的場(chǎng)景也越來越廣。目前藍(lán)牙的協(xié)議經(jīng)過多年的發(fā)展，從我們熟知的藍(lán)牙協(xié)議3.0、4.0發(fā)展到現(xiàn)在的5.0協(xié)議，最新小版本協(xié)議應(yīng)該已經(jīng)到了5.3協(xié)議，藍(lán)牙協(xié)議發(fā)展到5代后，在低功耗模式下具備更快更遠(yuǎn)的傳輸能力，傳輸速率是上代技術(shù)的2倍（速率上限為2Mb/s），有效傳輸距離是上一代技術(shù)的4倍（理論上可達(dá)300m），數(shù)據(jù)包容量更是上一代技術(shù)的8倍。同時(shí)，為了更好地服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)，藍(lán)牙技術(shù)發(fā)展了一套Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，有別于傳統(tǒng)的藍(lán)牙連接的“一對(duì)一”配對(duì)，Mesh網(wǎng)絡(luò)能夠使設(shè)備實(shí)現(xiàn)“多對(duì)多”的關(guān)系。WiFi? ?? ? ? Wifi是我們目前最常見的一種無線技術(shù)，我們常用的手機(jī)、pc、智能音箱等設(shè)備都支持wifi技術(shù)。人們目前所使用的WiFi標(biāo)準(zhǔn)是由最早于1997年發(fā)布的802.11b演變而來， 802. 11b的速率僅為2Mb/s， 1999年提出的802. 11g將速率提升至11Mb/s目前最新的802. 11ax（ Wi—Fi 6）理論最大速率為10Gb/s左右。? ? ? 傳統(tǒng)的Wi—Fi使用2.4GHz頻段，隨著使用2.4GHz頻段的設(shè)備越來越多，比如上面說到的藍(lán)牙技術(shù)就是2.4GHz頻率，相互之間干擾增強(qiáng)，因此第五代Wi—Fi技術(shù)研制了運(yùn)行在5GHz以上的高頻段。理論上5GHz頻段相較2.4GHz速率更高，但兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)。2. 4GHz穿墻衰減更少，傳播距離更遠(yuǎn)，但使用設(shè)備多，干擾大；5GHz網(wǎng)速更穩(wěn)定，速率更高，但穿墻等衰減大，覆蓋距離小。對(duì)于5GHz頻率可以做一個(gè)試驗(yàn)，使用pc下載文件，會(huì)發(fā)現(xiàn)靠近路由器很近的時(shí)候速率非?？欤嚯x稍微拉遠(yuǎn)一點(diǎn)就會(huì)變慢很多，相對(duì)2.4GHz效果會(huì)比較明顯。NFC? ?? ? ?NFC (Near-Field Communication,近場(chǎng)通信)是一種短距高頻的無線電技術(shù),屬于 RFID技術(shù)的一種，該技術(shù)是我接觸最早的一種技術(shù)，記得初中時(shí)食堂的飯卡就是使用的這種技術(shù)，該技術(shù)工作頻率在13. 56MHz，有效工作距離在20cm以內(nèi)。其傳輸速率有 106k/s.212b/s或者424kb/s三種。較近的傳輸距離幫助我們防止同學(xué)盜刷我們的飯卡了。? ? ? NFC技術(shù)存在很多優(yōu)點(diǎn)，例如通信保密性好、無功耗、方案的成本較低等，尤其NFC能夠通過 簡單的碰觸瞬間完成連接。在整合至IoT設(shè)備中 之后，可以通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)收集與用戶有關(guān)的習(xí) 慣和使用方式等數(shù)據(jù)，之后再提供給云端或大數(shù) 據(jù)服務(wù)器做數(shù)據(jù)分析，提高用戶生活質(zhì)量。就像我們使用的泉城一卡通，既可以使用其乘坐公交車，也可以實(shí)現(xiàn)乘坐地鐵，所有的數(shù)據(jù)都會(huì)通過刷卡機(jī)上傳到服務(wù)器進(jìn)行相關(guān)的操作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步等功能。NFC技術(shù)的缺點(diǎn)也是相當(dāng)明顯，通信距離短，數(shù)據(jù)傳輸量小，也限制了近場(chǎng)通信的使用場(chǎng)景，不過隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，NFC會(huì)和其它技術(shù)進(jìn)行深入的融合，從而發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，豐富應(yīng)用場(chǎng)景。Zigbee? ?? ? ??? ? ? Zigbee是我接觸的第一種組網(wǎng)通信方式，ZigBee是一種可工作在2.4GHz（全球流行）、868MHz（歐洲流行）和915MHz（美國流行）3個(gè)頻段上的無線連接技術(shù)，分別具有最高250kb／s、20kb／s和40kb／s的傳輸速率，它的傳輸距離為10～75m，但可以通過Mesh繼續(xù)增加。zigbee技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)發(fā)展到了3.0版本，在組網(wǎng)性能上，ZigBee可以構(gòu)造為星狀網(wǎng)絡(luò)或者點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，廣泛的應(yīng)用于智慧醫(yī)療、智能家居等領(lǐng)域。UWB? ?? ??? ? ? UWB是一種超寬帶技術(shù)，是近年來新興的一項(xiàng)全新的、與傳統(tǒng)通信技術(shù)有極大差異的無線通信新技術(shù)。它無須使用傳統(tǒng)通信體制中的載波，而是通過發(fā)送和接收具有納秒或微秒級(jí)以 下的極窄脈沖來傳輸數(shù)據(jù)，從而具有3.1～10.6GHz量級(jí)的帶寬。通過在較寬的頻譜上傳 送極低功率的信號(hào)，UWB能在10m左右的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)百兆比特每秒至數(shù)吉比特每秒的數(shù)據(jù)傳輸速率。?除了高傳輸速率外，UWB技術(shù)還有發(fā)射功率較低、穿透能力較強(qiáng)、抗干擾性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在室內(nèi)定位領(lǐng)域可得到較為精確的結(jié)果，廣泛應(yīng)用于小范圍、高分辨率、能夠穿透墻壁、 地面和身體的雷達(dá)和圖像系統(tǒng)中。我曾經(jīng)用uwb技術(shù)做過一個(gè)定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要有3個(gè)基站和1個(gè)標(biāo)簽，標(biāo)簽放置在AGV小車上，同UWB的定位功能可以實(shí)現(xiàn)AGV小車在區(qū)域內(nèi)的精確定位，經(jīng)過多次試驗(yàn)確認(rèn)其測(cè)距的精度最小10cm，且容易受到旁邊鐵皮的影響，，基站的擺放位置也是影響因素。? ? ? 上面已經(jīng)介紹完了5種技術(shù)，下面進(jìn)行了總結(jié)，通過列出的參數(shù)對(duì)比一下第一節(jié)中介紹lora可以清晰知道孰優(yōu)孰劣。? ? ? 在低功耗、長距離通信的應(yīng)用場(chǎng)景中，lora技術(shù)與其它技術(shù)打擂臺(tái)的話，應(yīng)該是直接KO.
03
LoRa實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景是啥？
? ? ? 在說我們實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景之前，先拋出一個(gè)問題，那就是lora到底能傳多遠(yuǎn)，第一節(jié)中說到的都是城鎮(zhèn)、地面空曠，那如果是在太空中呢？其實(shí)現(xiàn)在有很多家衛(wèi)星公司吧lora發(fā)射到了近地衛(wèi)星軌道，近地衛(wèi)星軌道的高度一般為600-1600km，在地面上只要使用lorawan的設(shè)備就能接收到lora信號(hào)，牛不牛？再回到我們的實(shí)際場(chǎng)景，根據(jù)lora的特點(diǎn)我們總結(jié)出來主要以下3大類場(chǎng)景：
蜂窩信號(hào)弱或不可用場(chǎng)景? ?1）農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)中的位置跟蹤和動(dòng)植物健康狀況監(jiān)測(cè)：灌溉設(shè)備跟蹤管理等項(xiàng)目由于此類應(yīng)用的環(huán)境多為農(nóng)村或偏僻地區(qū)，這里的蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋比較差，且要介入系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備較多，最好的實(shí)現(xiàn)方式就是使用LoRa自建網(wǎng)絡(luò)。2）采礦和石油作業(yè)：這個(gè)場(chǎng)景所處的地方基本都屬于無人區(qū)，環(huán)境偏僻惡劣，缺少人煙，基本沒有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，尤其是礦井下等一些有安全要求區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，lora能夠很好的滿足要求。3）森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)：森林區(qū)域人煙稀少，且部署蜂窩網(wǎng)基站的成本偏高（需要光纖接人），而架設(shè)LoRa網(wǎng)絡(luò)成本很低且覆蓋范圍廣泛，成本低。4）環(huán)境監(jiān)測(cè)；環(huán)境監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)種類繁多，有的漂浮在江河中，有的在高山懸崖邊，許多加方便。區(qū)域信號(hào)覆蓋較差，而且這些環(huán)境監(jiān)測(cè)的傳感器具有一定的分布特性，使用LoRa網(wǎng)絡(luò)會(huì)更加方便。
功耗、距離要求嚴(yán)格的應(yīng)用???1）水、氣表：水、氣表一般的工作壽命都要8～10年，尤其是水表在整個(gè)生命周期中是無法更換電池的，這就需要超低的功耗，所以LoRa非常適合這樣的應(yīng)用場(chǎng)景。2）泊車傳感器／鎖具：泊車系統(tǒng)傳感器的電池更換很困難，尤其路內(nèi)停車的地磁傳感器，埋入地下后更換電池成本很高，這就需要有非常好的功耗?，F(xiàn)在市場(chǎng)上絕大多數(shù)的泊車傳感器都是使用LoRa技術(shù)的。3）門禁、煙感、垃圾監(jiān)測(cè)：這類應(yīng)用傳感器都要求輕量級(jí)且電池很小，然而需要工作2～3年不更換電池，再加上這類應(yīng)用的工作距離也有一定的要求，LoRa技術(shù)就比較合適。?4）智能穿戴：智能穿戴對(duì)功耗要求嚴(yán)格，尤其一些針對(duì)戶外的遠(yuǎn)距離應(yīng)用，采用LoRa技術(shù)是最佳的選擇。
私有／企業(yè)網(wǎng)絡(luò)???? ? ? 工業(yè)控制／生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)：一般的客戶對(duì)于生產(chǎn)控制以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理都是非?？粗氐模鄶?shù)都會(huì)使用私有或企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，而LoRa的靈活部署、超強(qiáng)的抗干擾特性（產(chǎn)線的射頻干擾較大）對(duì)于智慧工業(yè)的應(yīng)用是非常合適的。? ? ? 園區(qū)、物業(yè)管理：大量的住宅小區(qū)和商業(yè)地產(chǎn)，都對(duì)其內(nèi)部管理以及設(shè)施服務(wù)進(jìn)行升級(jí)，而且更希望是自己可以掌控的私有網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)前國內(nèi)前幾名的房地產(chǎn)公司均在其物業(yè)采用了LoRa網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，對(duì)其小區(qū)及商業(yè)地產(chǎn)進(jìn)行精細(xì)化管理。? ? ? 上面主要就文章開頭提出的三個(gè)問題進(jìn)行了簡單的回答，下一篇我們將對(duì)無線的調(diào)制方式進(jìn)行剖析。end
微信公眾號(hào)后臺(tái)回復(fù)關(guān)鍵字“加群”，添加小編微信，拉你入技術(shù)群。
下載文檔
