由陌生到认识——物联网LoRa技术入门简介
##概說
物聯網大家也耳熟能詳了,它將物與物、物與人組建成一個關系網,物可以知道其它物的狀態,物還可以有自己的思想(MCU),物可以聯系人,人可以溝通物、操控物,這些都是物聯網的功能。下面介紹一種物聯網的組網技術,它的名字叫LoRa。
很早之前,LoRa相對我來說,是非常陌生的,經過各方面的介紹,我開始認識LoRa, 它是物聯網新貴,在眾多物聯新星中脫穎而出,直到現在亮瞎大家的眼睛。
我認識LoRa是通過 [Dragino] (www.dragino.com) 的LoRa網關和LoRa節點 來認識的。
那么,什么是LoRa?
LoRa是一種無線技術,和wifi相似,對比wifi, LoRa技術的特點是低功耗和傳輸距離遠。
無線技術是現今科技發展基石,使用這種技術都有共通之處,就是以光速的速度通過空氣傳播,非專業學徒很難理解,我只能把它和聲音的傳播聯系在一起,遠方傳來的聲音,傳播的方式就是無線技術傳輸數據的方式,我們的耳朵可以將聲音捕獲并過濾出聲音所表達的信息,無線技術也是靠類似于嘴巴和耳朵這類功能性器件來發送和接收信息。
好吧,拋開無線技術的原理吧!我也不認識!
使用LoRa技術的節點功耗有多低? 它的靜態電流小于1微安,接收電流不到5毫安,發射電流(最大功率發射)大概50毫安,計算一個節點每天發射10次(500毫安),接收10次(50毫安),一天才耗電550毫安,一個AA電池就可以應付十天半月,每天發射和接收數據10次,對大多數物聯節點來說都是非常頻繁的了,很多應用節點大部分時間都是靜伏狀態,這意味著,一節AA電池可以供養它一年兩年。
LoRa的傳輸距離有多遠? wifi只能宅在一個百平方左右的房子里,出不了街,LoRa,它可以越過數棟高樓,飛到幾公里外的公園小角,在空曠的地方,LoRa甚至可以到十公里這外的范圍游蕩,它比無處不在的移動電話基站的覆蓋的范圍都要廣很多。
和LoRa相關的技術
值得關注的是:
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wifi設計了一個WifiHalow,是專門為物聯網而設計的WIFI網絡,目前還在發展階段。
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UWB超寬帶技術,它使用的頻段是3.1~10.6GHz,相比于LoRa,它的特點是傳輸速率高,速率高達1Gb/s,但它的成本比較高和傳輸距離比較短(10米)。
其它相關的的技術:NB-IOT、BLE、NFC、ZigBee、RFID,目前來說不是我的關注點。
怎樣才算認識LoRa呢?
最好的方法是將LoRa的產品買回來實踐,我們可以買一個LoRa網關(網關相當于wifi的路由器)和若干個LoRa節點(1個節點),將網關和節點通電后,進行相關配置,就可以組建成一個LoRa網絡。
認識LoRa就要認識它的配置參數
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SF: 擴頻因子,這是LoRa的數據構成的方法,SF的取值范圍是5到12,可以粗略理解為數據的膨脹率,數字越大數據就脹得越多,傳輸速率就越慢(因為傳輸的無用數據增多了,有用數據就傳輸得慢)。
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CR:編碼速率,CR的參數范圍是1到4,LoRa數據傳輸前進行編碼,數據被分成若干組,每組只有4位(4b),然后根據CR參數填入CR位,如果CR是1,就在4b的基礎增加1位校驗,如果CR是2就增加2位,如此類推。
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BW: 帶寬, 當前LoRa支持的帶寬范圍是 7.8~500kHz,帶寬是數據傳輸的通道,帶寬越大傳輸速率越快,就比如成水管,水管的管徑越大,水流量就大,接滿一桶水的速度自然就快很多。
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NF: 無線電噪聲系數(dB),這是雜質,比如自來水,如果有雜質,就需要添加凈水器過濾,過濾規格需要多高,就看雜質系數有多大。
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FREQ: 數據傳輸的中心頻率,LoRa的使用的是Sub-1G ISM頻段,FREQ可以設置的范圍是150MHz~960MHz,具體設置視國家地區對頻帶的管制規定,當然還要看節點和網關的射頻前端是否支持。
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PR: PreambleLength,前導碼長度,設置范圍是6~255個碼元,前導碼——顧名思義,是放在數據包前面的一組特定數據,用來使網關或節點識別是否是LoRa數據的一組標識,通信設備之間,前導碼要相同一致才能相互交往。PR數值越大,相對接收機來說會更容易識別和初接收。
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NS: 數據處理的網絡服務器,數據包從節點發來,被網關接收到,再被網關轉發到網絡服務器。我們使用設備的目的是獲取物體的數據,LoRa是我們取得數據的通道。
不得不認識的LoRaWan
LoRaWan是應用LoRa技術傳輸的數據的封包方式,和TCP/IP協議有相似的地方,是LoRa應用的一種標準協議,它的作用是使數據形成統一的格式,并利用加密的技術保護通過LoRa傳輸的數據。
使用LoRaWan協議可以為節點分配唯一的DevAddr,在網絡服務器上通過DevAddr就可以有效管理不同的節點。
LoRaWan對節點有入網的要求,需要在LoRaWan網絡服務器為節點預先分配好密鑰,當節點通電啟動時,會向服務器發出入網請求,LoRaWan服務器收到請求后會下發給網關相關應答。
LoRaWan的激活(入網)
- OTAA 空中激活,節點設備可以靈活部署,節點通過發送入網請求到服務器進行動態激活。
- ABP 獨立激活,節點設備在出廠時就已經綁定入網。
- DevEUI: 節點的ID, 節點的名稱吧! 標識唯一的節點。
- AppEUI: 標識應用程序的提供者,在入網之前就已經存儲在節點中。
- AppKey: 應用程序提供者提供給節點的密鑰,用來產生會話密鑰NwkSkey和AppSkey,這兩個密鑰分別用來加密和校驗網絡層和應用層的數據。
- Devaddr:入網后分配的節點地址
結尾
對LoRa還處于認識的階段,不是很熟,有很多特性和相關知識并沒有深入了解,期待與它相熟。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的由陌生到认识——物联网LoRa技术入门简介的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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