Teknologi nirkabel LoRa di bidang aplikasi IoT

Teknologi nirkabel LoRa di bidang aplikasi IoT

Pengantar LoRa

Nama lengkap dari"LoRa": "Radio Jarak Jauh"adalah teknologi modulasi spektrum penyebaran kicauan. Nama Cinanya adalah"Radio Jarak Jauh". Ini adalah standar nirkabel jaringan area lokal berdaya rendah yang dibuat oleh Semtech. Konsumsi daya yang rendah umumnya sulit untuk menempuh jarak jauh, jarak jauh umumnya konsumsi daya yang tinggi, nampaknya sulit bagi kuda untuk berlari jauh tanpa memakan rumput.Fitur terbesar LoRa adalah ia dapat melakukan perjalanan lebih jauh dibandingkan metode nirkabel lainnya dalam kondisi konsumsi daya yang sama, dan benar-benar mewujudkan kesatuan konsumsi daya rendah dan jarak jauh. Dengan konsumsi daya yang sama, LoRa lebih panjang dibandingkan komunikasi frekuensi radio tradisional. Dapat diperluas 3-5 kali lipat, sehingga banyak digunakan di berbagai bidang Internet of Things.

Ada banyak teknologi nirkabel di bidang aplikasi IoT, seperti 2.4GHz WiFi, Bluetooth, Zigbee, dll. Teknologi ini dapat membentuk jaringan area lokal, dan teknologi nirkabel seperti 2G/3G/ 4G dapat membentuk jaringan area luas. Kelebihan dan kekurangannya sangat jelas. Dapat diringkas seperti terlihat pada gambar di bawah ini.

Dalam teknologi ini, sepertinya kita hanya bisa memilih antara jarak jauh dan konsumsi daya rendah. Hingga Low Power Wide Area Network, diproduksi LPWAN (Low Power Wide Area Network), ketika desainer mengadopsi teknologi LPWAN, mereka dapat menangani keduanya, memaksimalkan realisasi komunikasi jarak jauh dan konsumsi daya yang lebih rendah, dan pada saat yang sama Menghemat biaya repeater tambahan.

Di bidang Internet of Things (LPWAN) area luas berdaya rendah, terdapat dua kubu yang terpisah,"spektrum berlisensi"Dan"spektrum tanpa izin"; di kamp spektrum berlisensi, teknologi NB-IoT adalah yang terdepan, yang digunakan oleh operator dalam dan luar negeri, vendor peralatan, produsen modul dan chip, serta ekosistem industri lainnya semakin maju; kubu spektrum tidak berlisensi didominasi oleh teknologi LoRa. Setelah beberapa kali mengalami hambatan dalam pembangunan dalam negeri, upaya mitra ekologi global telah menjadi standar de facto global.

Komposisi jaringan LoRa

Jaringan LoRa terutama terdiri dari empat bagian: terminal (dengan modul LoRa bawaan), gateway (atau stasiun pangkalan), server dan cloud. Data aplikasi dapat ditransmisikan dua arah.

Poin teknis LoRa

LoRa menggabungkan spektrum penyebaran digital, pemrosesan sinyal digital, dan teknologi pengkodean koreksi kesalahan maju secara bersamaan, dengan kinerja yang belum pernah terjadi sebelumnya. Sebelumnya, hanya komunikasi radio industri canggih yang akan digabungkan dengan teknologi ini, dan dengan diperkenalkannya LoRa, situasi di bidang komunikasi nirkabel tertanam telah berubah total.Teknologi pengkodean koreksi kesalahan maju adalah menambahkan informasi redundan ke urutan data yang akan dikirim, sehingga simbol kesalahan yang dimasukkan selama proses transmisi data dapat diperbaiki pada waktunya di pihak penerima. Teknik ini mengurangi kebutuhan berkreasi sebelumnya"perbaikan diri"paket untuk dikirim ulang, dan bekerja dengan baik dalam memecahkan kesalahan mendadak yang disebabkan oleh multipath fading. Untuk memastikan keandalan, pengelompokan paket data dibuat dan pengkodean koreksi kesalahan maju disuntikkan untuk memastikan keandalan, dan paket data dikirim ke modulator spektrum penyebaran digital. Modulator memasukkan setiap bit dalam paket data paket ke dalam"menyebar", dan membagi setiap waktu bit menjadi beberapa chip.

LoRa dapat dengan mudah mengatasi kebisingan, mengkonfigurasi modem LoRa, setelah konfigurasi, dapat dibagi menjadi 64-4096 chip/bit, dan faktor penyebaran maksimum (12) pada 4096 chip/bit dapat digunakan paling banyak. Sebaliknya ZigBee hanya dapat membagi chip/bit 10-12 kode.

Teknologi LoRa menggunakan koefisien penyebaran yang tinggi untuk mengirimkan data berkapasitas kecil melalui spektrum frekuensi radio yang luas. Faktanya, ketika Anda mengukur dengan penganalisis spektrum, datanya tampak seperti derau, tetapi perbedaannya adalah derau tersebut tidak relevan, dan datanya juga relevan. Oleh karena itu, data sebenarnya dapat diekstraksi dari noise..Semakin tinggi koefisien frekuensi penyebaran, semakin banyak data yang dapat diekstraksi dari noise. Untuk penerima GFSK yang berfungsi dengan baik, rasio signal-to-noise (SNR) minimum sebesar 8 dB perlu didemodulasi secara andal. Dengan mengonfigurasi AngelBlocks, LoRa dapat mendemodulasi sinyal dengan rasio signal-to-noise -20 dB. Hasil ini berbeda sebesar 28 dB, yang setara dengan peningkatan jangkauan dan jarak.Di lingkungan luar ruangan, celah sebesar 6 dB dapat mencapai dua kali jarak transmisi aslinya.

Dengan cara ini, teknologi LoRa dapat mencapai jangkauan dan jarak transmisi yang lebih luas dengan daya transmisi yang lebih rendah. Teknologi area luas berdaya rendah inilah yang kita butuhkan.

Low Power Wide Area Network (LPWAN) adalah bagian tak terpisahkan dari Internet of Things. Ia memiliki karakteristik konsumsi daya yang rendah, jangkauan luas, dan penetrasi yang kuat. Sangat cocok untuk penentuan posisi air, pemantauan lampu jalan, dan pemantauan tempat parkir. Di aplikasi lain, kirim dan terima sejumlah kecil data.Organisasi terkait LPWAN LoRa Alliance memiliki 145 anggota di seluruh dunia, dan ekosistem mereka yang kaya membuat perangkat yang mengikuti protokol LoRaWAN kompatibel.Sebuah metode komunikasi yang sepenuhnya kompatibel dengan LoRaWAN, yang dapat mengakses puluhan ribu node sensor nirkabel dalam jangkauan 5 hingga 10 kilometer, sehingga mengurangi konsumsi daya komunikasi node secara lebih efektif dibandingkan metode komunikasi polling point-to-point tradisional.