1.0、LORA背景及概述

   LORA取自英文名 Long  Range 及长距离大范围的意思。原本为一种线性调频扩频的物理层调制技术，2012年semtech收购了又法国年轻人创立的cycleo，并将这一调制技术实现到芯片中，并取名LORA。semtech公司基于lora技术开发出一整套通信芯片解决方案，包括用于网关和终端上不同的lora芯片，开起了lora产品化之路。2015年3月semtech联合actility、cisco、IBM等多家厂商创立了Lora联盟，并不断推出迭代的LoraWAN规范，催生出了一套完整的多家厂商支持的广域组网标准体系，从而形成广泛的产业生态。

1.1、LoraWAN概述

按照LoRa联盟官方白皮书《what is LoRaWAN》的介绍，LoRaWAN是为LoRa远距离通信网络设计的一套通讯协议和系统架构。
1.1.1、协议层次图
LoraWAN协议层次：
绿色的 Application 层是给用户提供数据使用的，主要由用户自己根据需求来进行开发就好。
蓝色的 MAC 层是 LoRa 的链接层协议，更详细的内容在 LoRaWAN 标准中可以查看。
棕色的 LoRa Modulation 对应 OSI 的物理层协议，在具体的应用中，其实就是指 sx127x 或 sx126x 芯片内部实现的无线调制技术。
灰色部分的存在是因为 LoRa 是一种无线调制技术，信号的传输是依靠无线电波。但无线电波其实是一种公共资源，理论上说只要拥有无线电收发器，就能通过收发器发送无线电信号。如果大家都毫无规则向外界发送无线电信号不形成统一的标准的话，无线电的使用就非常混乱。所以，根据不同地区的不同要求，国际电信联盟（ITU）就根据各个地区自己的特点将无线电不同的频段规划来做不同的事情，让无线电的利用得以规范。比如：中国的无线电管理部门就酱 144-148MHz 和 430-440MHz 的频段规划给了业余无线电业务，让业余无线电爱好者做技术交流使用。
1.1.2LoraWAN网络架构图
如图我们可以看到lorawan网络结构中包含了：终端节点、网关（基站）、网络服务器、应用服务器。网关和终端节点之间连接是采用了星形拓扑的方式进行连接，是一种一对多的网络拓扑结构**（网络拓扑结构是指用传输介质互连各种设备的物理布局。网络中的计算机等设备要实现互联，就需要以一定的结构方式进行连接，这种连接方式就叫做“拓扑结构”，通俗地讲就是这些网络设备是如何连接在一起的。常见的网络拓扑结构主要有：总线型结构、环形结构、星形结构、树形结构和网状结构等。），且由于lora的长距离传输，他们之间实现的是单挑传输（用户如果要进行相互通信的话，必须首先访问一个固定的接入点，这种网络称为单跳网络）**，终端节点每次可以和多个网关进行通信，网关将终端和网络服务器之间传输的LoraWAN协议进行转发和处理，将LoraWAN数据承载在LoRa射频传输和Tcp/IP上。
End Nodes: 就是通俗意义上理解的终端设备，在 LoRaWAN 水表应用中，指的就是 LoRaWAN 水表。Concentrator/Gateway：End Nodes 接入广域网的网关，类似 NB-IoT 应用中运营商的基站。
Network Server：LoRaWAN 应用中的服务器，具体的实例可以部署在云厂商的服务器上，也可以根据自己的需求部署在自己的私有服务器上。
Application Server：是 LoRaWAN 的应用服务器，就需要结合实际的业务场景来自己设计了。例如：LoRaWAN 水表应用中，就是水表数据展示或者应用的业务系统了。
LoRa RF（LoRaWAN）：LoRaWAN 的链接层标准，主要指的是终端设备使用 LoRa 无线调制技术遵循LoRaWAN的标准把终端采集到的数据上传到Concetrator/Gateway。
TCP/IP SSL（LoRaWAN）：Concetrator/Gateway使用TCP/IP或SSL协议将接收到的终端数据上传给Network Server.
TCP/SSL（Sevure Payload)：Network Server采用TCP/IP或SSL协议传递给Application Server。
总的来说将 LoRaWAN 开发粗暴的分为三部分：
设备终端；接入网关；服务器；
1.1.3、LoraWAN协议层次中终端节点的分类
由协议层次图中我们可以看到，存在三类终端节点（设备）：calssA（all devices）、classB(ping slots)、classC(continuous)。

Class A：允许设备节点和网关之间进行双向通信的设备。在终端节点的上行数据传输完毕之后，会有两个时间比较短的下行接收窗口期。Class A 类的终端是三类终端中功率最低的设备。垃圾桶监测、烟雾报警器、气体监测等。
Class B：在兼容 Class A 设备的通信形式的基础上，Class B类的终端能够在预定的时间打开一个接收窗口用于接收服务器下发的消息。由于这类设备需要在预定的时间打开接收窗口，因此这类设备都需要从 LoRaWAN 的网关接收一个用于时间同步的信标，来确定这类设备是否仍然在线。阀控水气电表等。
Class C：持续与网关进行交互，接收窗口一直打开。这类终端设备的功耗比前两类的功耗都要高，但是因为接收窗口一直打开，所以通信延迟是三类设备中最低的路灯控制等。

1.2 lora无线技术发展前景分析

占比	技术
10%	3G、4G、wifi802.11技术（车联网、多媒体）
20%	2G、MTC/eMTC（M2M、智能家居、POS）
70%	Lora、NB-IOT（传感器、仪器仪表、定位追踪、智慧城市、智慧农业）

1.2.1 lora无线技术优点
->相对于其他无线技术（如Sigfox、NB-IOT等），Lora产业链较为成熟，商业化应用较早，是专为物联网设计而成的“亲儿子”。

->基于Sub-GHz的频段使其更易以较低功耗远距离通信，可以使用电池供电或者其他能量收集方式供电

->LoRa信号的波长较长决定了它的穿透力与避障能力；大大的改善了接收的灵敏度，超过-148dBm的接收灵敏度使其可视通信距离可达15公里；降低了功耗，其接收电流仅14mA，待机电流为1.7mA，这大大延迟了电池的使用寿命；基于终端和集中器/网关的系统可以支持测距和定位。LoRa对距离的测量是基于信号的空中传输时间而非传统的RSSI，其定位精度可达5m(假设10km的范围)。

->lora组网方便且基站小巧，相对于NB-IOT庞大的基站设施，lora有着得天独厚的优势。

1.2.2应用场景分析

由于sigfox在国内应用不多我们暂且不分析，我们主要对LoRa与NB-IoT的应用场景适应性做一个对比。

一、智能三表

在智能三表领域相关的公司和部门需要低速率的数据传输、频繁的通信和低延迟。由于三表是目前逐渐由电池供电的，所以对超低功耗和长电池使用寿命需求比较重视。

并且还需要对线网进行实时监控以便发现隐患时及时处理。LoRaWAN的ClassC可以实现低延迟，且对于低传输速率和频繁通信的需求，专网十分必要。

二、智慧农业

对农业来说，低功耗低成本的传感器是迫切需要的。温湿度、二氧化碳、盐碱度等传感器的应用对于农业提高产量、减少水资源的消耗等有重要的意义，这些传感器需要定期地上传数据。

LoRa十分适用于这样的场景。而且很多偏远的农场或者耕地并没有覆盖蜂窝网络，更不用说4G/LTE了，所以NB-IoT并不如LoRa一样适合于智慧农业。

三、自动化制造

工厂机器的运行需要实时的监控，不仅可以保证生产效率而且通过远程监控可以提高人工效率。在工厂的自动化制造和生产中，有许多不同类型的传感器和设备。一些场景需要频繁的通信并且确保良好的服务质量，这时NB-IoT是较为合适的选择。

而一些场景需要低成本的传感器配以低功耗和长寿命的电池来追踪设备、监控状态，这时LoRa便是合理的选择。所以对于自动化生产制造的多样性来说，NB-IoT和LoRa都有用武之地。

四、智能建筑

对于建筑的改造，加入温湿度、安全、有害气体、水流监测等传感器并且定时的将监测的信息上传，方便了管理者的监管同时更方便了用户。

通常来说这些传感器的通信不需要特别频繁或者保证特别好的服务质量，同时便携式的家庭式网关便可以满足需要。所以该场景LoRa是比较合适的选择。

五、物流追踪

追踪或者定位市场的一个重要的需求就是终端的电池使用寿命。物流追踪可以作为混合型部署的实际案例。物流企业可以根据定位的需要在需要场所部网，可以是仓库或者运输车辆上，这时便携式的基站便派上了用场。

LoRa可以提供这样的部署方案，而对于NB-IoT来说追踪范围过大基站的铺设是很大的问题。同时LoRa有一个特点，在高速移动时通信相对于NB-IoT更稳定。出于以上的考虑，LoRa更适合于物流追踪。

参考
参考

易智联LM401模块学习（一）——初识Lora相关推荐

【STM32WLE5之LoRa# 系列2、易智联LM401 评估板PingPong工程移植】
STM32WLE5之LoRa# 系列2:易智联LM401 评估板PingPong工程移植前言一.开发环境 1.STM32CubeMX与STM32CubeIDE软件安装 2.下载STM32WL固件库 ...
【STM32WLE5之LoRa# 系列1、易智联LM401 评估板简介】
STM32WLE5之LoRa# 系列1.易智联LM401 评估板简介简介一.LM401 LoRaWan评估板二.原理图 1.LM401模块及LED 2.电源及串口选通开关 3.USB转串口 4. ...
【STM32WLE5之LoRa# 系列3、易智联LM401 评估板PingPong应用移植】
STM32WLE5之LoRa# 系列3.易智联LM401 评估板PingPong应用移植前言一.系统初始化SYS_APP.c文件二.中断stm32wlxx_it.c文件三.PingPong的应 ...
【STM32WLE5之lora：6、易智联LM40评估板ADC定时采集上报低功耗处理】
STM32WLE5之lora:6.易智联LM40评估板ADC定时采集上报低功耗处理前言一. 低功耗模式选择 1. STM32WLE工作模式 2. 低功耗模式选择二. 低功耗测试执行 1. 低功耗 ...
STM32WL开发之易智联LORA评估板上按键KEY的配置与应用
前言:在前一篇<STM32WL开发之LORA评估板上通过GPIO控制LED>中已经基于易智联的LoRa评估板LM401-Pro-Kit介绍了在其Demo例程上如何实现GPIO控制LED闪烁 ...
专访 | 泽云智联：我们更看重AI与人的交互易用
泽云智联作为GPU云计算专业服务商,拥有众多类型丰富的显卡资源以及管理运行着多个顶级自建机房,专注于提供高安全.高性能.高稳定.易扩展的GPU云计算服务.此次参加世界人工智能大赛,本着学习的心态,相比 ...
【Python爬虫案例学习20】Python爬虫爬取智联招聘职位信息
目的:输入要爬取的职位名称,五个意向城市,爬取智联招聘上的该信息,并打印进表格中 ####基本环境配置: Python版本:2.7 开发工具:pycharm 系统:win10 ####相关模块: im ...
Scrapy学习——爬取智联招聘网站案例
Scrapy学习--爬取智联招聘网站案例安装scrapy 下载安装准备分析代码结果安装scrapy 如果直接使用pip安装会在安装Twisted报错,所以我们需要手动安装. 下载安装s ...
python 爬虫学习：抓取智联招聘网站职位信息(二)
在第一篇文章(python 爬虫学习:抓取智联招聘网站职位信息(一))中,我们介绍了爬取智联招聘网站上基于岗位关键字,及地区进行搜索的岗位信息,并对爬取到的岗位工资数据进行统计并生成直方图展示:同时进 ...

易智联LM401模块学习（一）——初识Lora

1.0、LORA背景及概述

1.1、LoraWAN概述

1.2 lora无线技术发展前景分析

易智联LM401模块学习（一）——初识Lora相关推荐

最新文章

热门文章