LoRa以及LoRa包含的几种协议

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所属分类:LoRa

LoRa以及LoRa包含的几种协议

为何LoRa成为“一夜爆红”的新技术呢?一定是因为它具有非常显著的特点:

  • 长距离:1~20km
  • 节点数:万级,甚至百万级
  • 电池寿命:3~10年
  • 数据速率3~50kbps

LoRa作为一种无线技术,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的方式供电。较低的数据速率也延长了电池寿命和增加了网络的容量。LoRa信号对建筑的穿透力也很强。LoRa的这些技术特点更适合于低成本大规模的物联网部署。

LoRa的物理层和MAC层设计充分体现其对IoT业务需求的考虑。LoRa物理层利用扩频技术可以提高接收机灵敏度,同时终端可以工作于不同的工作模式以满足不同应用的省电需求。LoRa的网络架构和协议栈如图1所示,网络架构中包括终端、网关、网络服务器和业务服务器等。其中终端节点包括物理层、MAC层和应用层的实现;网关完成空口物理层的处理;而网络服务器负责进行MAC层处理,包括自适应速率选择、网关管理和选择、MAC层模式加载等。应用服务器从网络服务器获取应用数据,进行应用状态展示、即时告警等。MAC层可遵循联盟标准的LoRaWAN协议,也可以遵循各厂商制定的MAC协议。

从目前的LoRa应用情况来看,主要有数据透传和LoRaWAN协议应用。目前还是用LoRa作为数据透传的多,由于网关技术和开发的门槛比较高,使用LoRaWAN协议组网的应用还是比较少。

在城市里,一般无线距离范围在1~2公里,郊区或空旷地区,无线距离会更远些。网络部署拓扑布局可以根据具体应用和和场景设计部署方案。LoRa适合于通信频次低,数据量不大应用。一个网关可以连接多少个节点或终端设备。

从LoRa网络应用方面看,有大网和小网之分。小网是指用户自设节点、网关和服务器,自成一个系统网络;大网就是大范围基础性的网络部署。

目前在国内已有众多的LoRa设备以支持窨井盖监控、停车位监控、气表数据上报等应用。但这些设备普遍未使用LoRaWAN协议,而是厂商自定义的MAC层协议。相信如果这项技术如果在中国工业市场中得到标准化地广泛使用,会为“中国制造2025”的实现带来更多的便利。

LoRa以及LoRa包含的几种协议

LoRa是一种调制技术,与同类技术相比,提供更远的通信距离。由于LoRa调制是物理层(PHY),因此也可将其用于不同的协议和不同网络架构(如Mesh、Star、点对点)等等。LoRa应用协议分别是Lora协议、LoraWAN协议、CLAA协议、Lora私有协议等。

LoRaWAN协议

LoRaWAN协议是由LoRa联盟推动的一种低功耗广域网协议,针对低成本、电池供电的传感器进行了优化,包括不同类别的节点,优化了网络延迟和电池寿命。LoRa联盟标准化了LoRaWAN,以确保不同国家的LoRa网络是可以互操作的。LoRaWAN构建的是一个运营商级的大网,覆盖地区乃至全国的网络。经过几年的发展,目前已建立起了较为完整的生态链:LoRa芯片->模组->传感器->基站或网关->网络服务->应用服务。

CLAA协议

“中国LoRa应用联盟(China Lora Application Alliance,简称CLAA)是在LoRa Alliance支持下,由中兴通讯发起,各行业物联网应用创新主体广泛参与、合作共建的技术联盟,旨在共同建立中国LoRa应用合作生态圈,推动LoRa产业链在中国的应用和发展,建设多业务共享、低成本、广覆盖、可运营的LoRa物联网。中兴通讯作为LoRa Alliance(简称LoRa联盟)董事会成员,与LoRa联盟成员一起共同推动LoRa技术在全球低功耗广域网络(LPWAN)建设和产业链的发展。

CLAA有四种主要的业务合作模式:

独立运营商:提供全套解决方案;支持客户建网,并与CLAA共享物联网互联互通

大型合作伙伴:直接参股,CLAA负责建网,多城市大范围覆盖,享受全网整体受益,CLAA承担运维费

中小型客户:直接采购设备,CLAA协助建网,城市级或区域级覆盖,享受城市级、区域级收益,客户承担运维费

专业渠道商:直接采购设备,自行微客户建网,协助客户运营,客户承担运维费用。

 

LoRa私有网络协议

在面向小范围节点数不多的应用中,使用LoRaWAN网关部署网络成本就显得高了。用一个或几个SX127x做一个小“网关”或“集中器”,无线连接上百个的SX127x,组建一个小的星型网络,通过自己的LoRa私有通信协议,就可以实现一个简单的LoRa私有网络,这也是一种比较灵活方式。

当然,协议也可以是LoRaWAN协议。

LoRa数据透传

利用产品的出色的远距离传输特性,搭配MCU做成LoRa模块,使用MCU封装AT命令,并保留有RS232/485等接口,将LoRa用于简单的数据传输应用。四信的LoRa数据透传模块就是这样的产品。与4G等各种无线通信技术相互结合,做成无线通信融合模块,满足不同行业的应用需求,这也是LoRa应用的一个特点。

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