网络知识 科技 什么是LoRa网关?LoRa优势在于什么?

什么是LoRa网关?LoRa优势在于什么?

LoRa是一种低功耗长距离的无线通信技术,LoRa无线传输的特点就是可以支持多节点传输、功耗低、抗干扰性强,传输距离可达15km以上,目前,LoRa主要在全球免费频段运行,包括433/868/915MHz等。而LoRa技术又包括LoRaWAN协议和LoRa协议。

LoRa是一种低功耗长距离的无线通信技术

  LoRa仅包含链路层协议,非常适用于节点间的P2P通信;LoRaWAN同时包含网络层,可以将信息发送到任何已连接到云平台的基站。同时LoRa模块比LoRaWAN模块便宜。

  LoRaWAN是一个开放标准,它定义了基于LoRa芯片的LPWAN技术的通信协议。 LoRaWAN在数据链路层定义媒体访问控制(MAC),由LoRa联盟维护。 LoRa和LoRaWAN之间的这种区别很重要,因为Link Labs等其他公司在LoRa芯片的顶部使用专有的MAC层来创建混合设计,在Link Labs案例中称为Symphony Link。LoRaWAN是一种星型或对星型拓扑结构,星型拓扑通过网关将消息传到中央服务器,每个末端节点将数据传输到多个网关,然后网关将数据发送到网络服务器,在网络服务器执行冗余检测、安全检查和消息调度。

  优势在于:

  1. 更简单地跟踪:由于终端节点向多个网关发送数据,因此不需要网关到网关的通信,这简化了终端节点移动跟踪应用的逻辑。

  2. 更好的公共网络:这种不对称的关系让中央服务器来解决碰撞问题,所以LoRaWAN可能更适合部署在公共网络。

  LoRa网络架构

  LoRa网络主要由终端(可内置LoRa模块)、网关(或称基站)、网络服务器以及应用服务器组成。应用数据可双向传输。

LoRaWAN网络架构是一个典型的星形拓扑结构,在这个网络架构中,LoRa网关是一个透明传输的中继,连接终端设备和后端中央服务器。终端设备采用单跳与一个或多个网关通信。所有的节点与网关之间均是双向通信。

LoRaWAN网络架构

  LoRa终端设备

  LoRa的终端节点可以是各种设备,比如LoRa网关、LoRa阀门控制器、LoRa数传模块、LoRa测控终端、LoRa无线采集模块等,共同构建基于LoRa通讯的无线网络。

  LoRa网络将终端设备划分成A/B/C三类:

  ClassA:双向通信终端设备。这类终端设备允许双向通信,每一个终端设备上行传输会伴随着两个下行接收窗口。终端设备的传输时隙是基于其自身通信需求,其微调基于ALOHA协议。

  ClassA设备的功耗最低,基站下行通信只能在终端上行通信之后。

  ClassB:具有预设接收时隙的双向通信终端设备。这一类的终端设备会在预设时间中开放多余的接收窗口,为了达到这一目的,终端设备会同步从网关接收一个Beacon,通过Beacon将基站与模块的时间进行同步。

  ClassB终端可以使基站知道终端正在接收数据。

  ClassC:具有最大接收窗口的双向通信终端设备。这一类的终端设备持续开放接收窗口,只在传输时关闭。

ClassC设备拥有最长的接收窗口,也最耗电。

LoRa网关使用不同的扩频因子

  什么是LoRa网关?

  LoRa网关又称LoRa基站,是一种利用LoRa无线调制技术实现远距离数据传输的网关设备。产品采用工业级32位专用网络处理器和高速4G无线通信模块设计,支持APN/VPDN无线专网,支持LoRaWAN通信规范,支持GPS高精度时钟同步,具有多频多- 通道并发处理能力。

  LoRa网关位于LoRa星型网络的核心,是终端与服务器(Server)之间的信息桥梁,是多通道收发器。 LoRa 网关有时称为 LoRa 基站或 LoRa 集中器。尽管定义不同,但实际上它们的含义相同。

  LoRa网关使用不同的扩频因子,而两组不同的扩频因子是正交的,所以理论上可以在同一个无线信道中调制解调几个不同扩频因子的数据信号。网关与云服务器按照标准IP连接,终端按单跳与一个或多个网关通信。所有的终端通讯都是双重通讯。此外,系统还对远程控制和升级软件进行了升级。

  网关分类:当前网关的类型和定义不同。

  例如,根据应用场景的不同,可以分为室内网关和室外网关;

  按通信方式可分为全双工网关和半双工网关;

  根据设计标准,可以分为完全兼容的LoRaWAN协议网关和非LoRaWAN协议网关。

  (2)网关容量:网关容量是指网关在一定时间内接收数据包数量的能力。理论上,LoRa网关支持LoRaWAN大容量、组网灵活、低成本大规模项目部署等优势。 LoRa网络可接入数千个节点,数量可根据项目需要灵活增减,网络具有良好的可扩展性。元器件成本低,免通讯费,整体运营成本低,大型项目优势明显。

LoRa通讯架构

  特点

  覆盖范围:单个LoRa网关的覆盖距离一般在3-5km范围内,广域甚至可以达到15km以上。

  低功耗:充电电池供电系统可支持多年甚至十年以上。

  大容量:LoRa网关由于终端无连接的特点,可以提供20000多个终端连接。

  低成本:通信网络的成本极低,也适用于数据的窄带传输。

  安全系数:安全系数高。

  优点:

  LoRa网络具有传输距离远,工作功耗低,组网节点多,抗干扰性强,低成本等特点。

  传输距离远:灵敏度-148dBm,通讯距离可达几千米

  工作能耗低:Aloha方法有数据时才连接,电池可工作几年

  组网节点多:组网方式灵活,可以连接多个节点

  抗干扰性强:协议里面有LBT的功能,基于aloha的方式,有自动的频点跳转和速率自适应功能

  低成本:非授权频谱,节点/终端成本低

  缺点:

  LoRa网络有诸多优点,但也有一定缺点。

  频谱干扰:随着LoRa的不断发展,LoRa设备和网络部署不断增多,相互之间会出现一定的频谱干扰。

  需要新建网络:LoRa在布设过程中,需要用户自己组建网络。

  有效负载较小:LoRa传输数据有效负载比较小,有字节限制。

  目前,LoRa模块广泛应用于可工业现场复杂、大容量的组网需求,主要应用于智慧路灯、智慧楼宇、智慧社区、智慧消防、智慧农业、工业物联网等多个领域,是组件物联网系统必不可少的设备。

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