深圳高端网站建设公司排名,濮阳市网站建设,酒店找人做网站,网页搜索框记录怎么删除LoRa以其“长距离#xff0c;低功耗”的优势#xff0c;成为物联网通信技术的后起之秀。LoRaWAN以其明显的优势#xff1a;大容量、全球统一的标准、免费频段、低成本与灵活性#xff0c;和WiFi一样#xff0c;成为“私有物联网”的首要选择#xff08;NB-IoT#xff0c…LoRa以其“长距离低功耗”的优势成为物联网通信技术的后起之秀。LoRaWAN以其明显的优势大容量、全球统一的标准、免费频段、低成本与灵活性和WiFi一样成为“私有物联网”的首要选择NB-IoT和GPRS一样是“公有物联网”的方案。现在国内很多企业和高校掀起建设LoRa物联网的高潮。如何选择最合适的LoRa产品成为物联网的顶层设计。为此我们一起探讨。
1.建设要素
需求是项目的源头同理建设一个物联网首先需要规划以下需求
1.1 距离 因为长距离的特性LoRa物联网的主流是“星型网络”这意味着距离是指最远的节点与网关之间的通信距离如上图所示。
在“发射功率通信速率天线”相同的条件下LoRa的通信距离严重依赖于地形和环境如高空气象气球通信达到40km2个山头或铁塔通信达到15km较空旷地区通信达到5km…因为无线通信环境各异只能以“空旷视距”为基准其他环境以实测为准。
如果通信距离不够怎么办一般有3个方法
降低通信速率可以提高接收灵敏度
更换高增益天线调整天线的方向
增加网关有效地覆盖信号盲区。 LinkLabs公司公布了一个计算LoRa网络距离的方法如上图所示它非常有趣拖动左边的一些变量右边会自动计算有效通信距离。
该方法的链接是https://www.link-labs.com/symphony
1.2 规模
规模是“节点数目”的通俗说法这是一个容易统计的变量。
1.3 带宽
此处的带宽更通俗的名称是“网络吞吐量”的需求它的单位是“比特每秒”。
如100个节点每个节点每60秒上报37字节因为LoRaWAN协议一般需要添加13字节的“元数据”帧头和检验那么需要的“带宽”为
(37 13) x 8 bit / 60 s x 100 667 bps
1.4 功耗
如果终端和传感器或致动器由电池供电那么节能将是一个重要的指标。
得益于LoRaWANClass A的“无同步”特性终端的节能十分优异。
一般地能耗是由“模式电流时长”来计算。
以锐米通信的LoRaWANNode为例它在不同工作模式功耗如下
休眠1.6uA侦听13mA发射17dBm88mA。
设一LoRaWAN终端大约10分钟发送一次数据帧约1000ms按协议发送完毕后1秒内能唤醒侦听时长为160ms接收时长为1000ms其他时间都处于Sleep休眠。以10分钟600秒为单位能耗如下
发送1000ms *88mA 88mA.s
接收1160ms *13mA 15.08mA.s
休眠(600 – 1 -1.16)s* 1.6uA 0.96mA.s
平均功耗(88 15.08 0.96)mA.s / 600s 0.17mA
2节AA电池南孚或双鹿总电能约为2400mAH能工作的时间为2400mAH / 0.17mA 14118H 1.6年。
1.5 拓扑
当网络节点的规模增大后这需要更多的网关来支撑这会把“多个星型”网络级联详细请参考下文的“中/大型LoRaWAN”。
1.6 成本
成本是一个比较复杂的话题它除了有形成本采购设备部署施工等还有无形成本开发调试技术支持等。
计算成本一个简单的方法是把一个LoRa物联网所有费用有形成本无形成本除以节点的数目可以得到“单点建设费用”。
LoRa物联网成本有2个基本原则
量大从优 这是市场经济的基本道理不解释。
行业成熟度行业前期较高因为成本研发/制造/营销/支持等没有被“摊薄”。 2.点对点单细胞动物 LoRa点对点系统在现实中有少量的应用场景如使用手持机“点名”抄能源表计电/水/气/热表计远程控制阀门等。当然它的局限性是很明显的
1. 没有避免冲突机制没有LBTListenBefore Talk机制如果2个或多个节点同时发送无线电信号将受损导致通信失败
2. 接收节点无法低功耗接收节点必须随时等待发送节点的信号无法休眠
3. 无法自动组网解决不了避免冲突和低功耗侦听组网也就成了空中楼阁。
3.TDMA鱼类时代
如果组网的需求符合以下条件那么可以使用LoRa-TDMA系统。
1节点数目较少
2上报和下发通信具有定时规律
3对带宽的要求很低。 LoRa-TDMA的优点是低成本实现小规模组网。
同时它的缺点也明显网络容量有限延时随节点数目线性增长。如下图所示当N10时某节点需要等待(10 x slot)时长才允许上报当N100时则需要等待(100 x slot)时长才允许上报。 4.小型LoRaWAN恐龙时代
如果节点数目较少但是对实时性和吞吐量有要求那么选择小型LoRaWAN是一个合适的方案。
它的优点是8通道允许同时 8个节点上报标准统一各厂商的设备可以互连互通。
仔细观察下图会发现LoRaWAN架构中总是有LoRaWAN Server的存在。它带来了复杂性尽管使用云服务器也只能有限地降低复杂性。
小型LoRaWANServer本地化 小型LoRaWANServer云 5.中型LoRaWAN哺乳动物
当需要提高“实时性”或“网络容量”时增加LoRaWAN网关是一个不错的选择。
如下图所示在一个LoRaWAN网络中增加一个或多个网关这不会带来任何冲突。因为它只有一个“大脑”—LoRaWAN Server它会执行如下“聪明”的逻辑
上报去冗余如果一个数据包被多个网关接收Server会根据ID和FCnt识别这个“重复”数据包只接收其中一个副本。
下发选网关Server总是挑选合适的网关往往是“信号强度最佳“让它发射下行数据帧。
中型LoRaWANServer本地化 中型LoRaWANServer云 6. 大型LoRaWAN现代人类
LoRaWAN的初衷--为地区和国家乃至全球提供“电信级”的物联网这是一个雄心勃勃的计划。
如下图所示借助3G/4G技术将众多的LoRaWAN网关接入ServerCustomerServer提供海量存储和智能计算为授权终端PC智能手机平板等提供便捷的数据访问和交互。
目前LoRa与NB-IoT中国、eMTC美国、SigFox法国等电信级方案存在强烈竞争同时它为“大规模物联网”建设提供了有价值的方案。
大型LoRaWANServer本地化 大型LoRaWANServer云
