新一代无线传输技术:LoRa

2018-07-17 14:33:15 gjie1997 12

不同的通讯技术有着不同的特点,也各有适合自己的应用场景。但是对于长距离,低功耗,只有少量数据需要传输的应用场景,目前还没有能更满足上述需求的无线通信技术,这也就是LoRa技术诞生的原因。

现今,信息技术高度发达,继互联网之后,物联网以迅雷不及掩耳之势引发社会广泛的关注。随着物联网快速兴起,以及日益增多的应用,WiFi、Zigbee、Bluetooth等等的无线通信传输协议,使得构建物联网时有了丰富的选择。

不同的通讯技术有着不同的特点,也各有适合自己的应用场景。但是对于长距离,低功耗,只有少量数据需要传输的应用场景,目前还没有能更满足上述需求的无线通信技术,这也就是LoRa技术诞生的原因。

LoRa简介

LoRa为英文Long Range的缩写,为低功耗广域网(Low PowerWide Area Network, LPWAN)通信技术的一种,Semtech公司于2013年发布的超长距离低功耗数据传输技术。以往,在LPWAN产生之前,似乎只能在远距离以及低功耗两者之间做取舍。而LoRa无线技术的出现,改变了关于传输距离与功耗的折衷考虑方式,不仅可以实现远距离传输,并且同时兼具低功耗、低成本的优点。

LoRa的网络形成就如同下图,远距节点可以透过多台网关(gateways)与后端网络服务器连接,将数据上传后送至云端或服务器上。在LoRa网络中,每个节点并不会彼此相连,须先连至网关后,才能连回中央主机,或是透过中央主机将数据传到另一个节点。终端节点的讯息,可以同时传给多个网关,讯息也可透过网关之间的桥接,进一步延伸传输距离。

图片关键词

LoRa vs. LoRaWAN

LoRa是物理层或无线调制用于建立长距离通信键路。许多传统的无线系统使用频移键控(FSK),可以有效满足低功耗的需求。LoRa是基于线性调频扩频调制,不仅保留了与FSK调制相同的低功耗特性,并增加了通信距离、提高了网络效率,以及消除了干扰。

而LoRaWAN则是用来定义网络的通讯协议和系统架构,是由LoRa联盟推出的低功耗广域网标准,可以有效实现LoRa物理层支持远距离通信。此协议和架构对于终端的电池寿命、网络容量、服务质量、安全性以及适合的应用场景,都有深远的影响。简而言之,LoRaWAN其实就是一种网络(WAN=Wide Area Network)。

LoRa优势

LoRa有远距离、低功耗以及低成本等优势。LoRa的传输距离范围长达15至20公里,低功耗的特性延长了电池使用寿命,免牌照的频段、基础设施以及节点/终端的低成本,以上特性都使LoRa的使用成本大幅降低。

LoRa的实际应用


近年来,LoRa的无线技术开发愈趋成熟,逐渐拼凑出物联网应用的完整生态系统。台北市政府为了推动物联网,打造智慧城市,也顺势搭上了此技术的发展潮流,透过LoRaWan技术,布建物联网实验平台,以智慧方案解决市民需求。除了台北市政府大力推行的智能城市解决方案,适合LoRa使用的应用场景也包括以下种类:

智慧建筑

以往的建筑设备渐渐无法满足人类对于居住质量的要求,建筑智能化已蔚为趋势。对于建筑的改造,加入温湿度以及安全等传感器,并定时地将监测的讯息上传,便于建筑管理者的监管,随时掌握建筑的最新状况。


智慧消防

消防救灾工作以及火场逃生,两者都是分秒必争。现有的消防设备于火灾发生时能达到的效果有限。以逃生指示号志为例,静态的指示信号无法应对火场的变化,实时告诉避难者正确的逃生方向,往往耽误了逃生的时间。动态导引系统利用LoRa无线传输技术远距离、低频以及低功耗的特性,在火灾发生时,由动态导引主机发送讯号给布建于建筑物内的动态导引灯板,由于LoRa走的是低于1GHz以下的低频段,因此不用担心讯号受到其他无线通信的干扰,灯板在收到讯号后,会立即做出指示,引导避难者前往安全的逃生路径。


目前,相对于NB-IoT,LoRa是当前最成熟、稳定的窄带物联网通讯技术,其自由组网的私有网络远优于运营商持续不断收费的NB网络,且LoRa一次组网终身不需缴费。但是应用LoRa进行物联网通讯开发难度大、周期长、进入门槛高。据了解,为降低物联网行业创业者进入门槛,可以定制一整套成熟LoRaWAN源代码+LoRa Gateway网关定制方案,极大缩减了创业者在物联网链路调通上所耗费的半年周期与巨额开发代价,便于快速切入物联网具体应用,打造属于自己的独立物联网运营品牌。