Tecnologia sem fio LoRa no campo de aplicações IoT

Tecnologia LoRa-wireless no campo de aplicações IoT

Introdução ao LoRa

O nome completo de"LoRa": "Rádio de longo alcance"é uma tecnologia de modulação de espectro espalhado por chirp. O nome chinês é"Rádio de longo alcance". É um padrão sem fio de rede local de baixo consumo criado pela semtech. O baixo consumo de energia é geralmente difícil de cobrir. Longa distância, longa distância geralmente tem alto consumo de energia, parece difícil para os cavalos correrem muito sem comer grama.A maior característica do LoRa é que ele pode viajar mais longe do que outros métodos sem fio sob a mesma condição de consumo de energia e realmente realiza a unidade de baixo consumo de energia e longa distância. Com o mesmo consumo de energia, LoRa é mais longo do que a comunicação tradicional de radiofrequência. Pode ser expandido de 3 a 5 vezes, por isso é amplamente utilizado em vários campos da Internet das Coisas.

Existem muitas tecnologias sem fio no campo de aplicações IoT, como 2,4 GHz WiFi, Bluetooth, Zigbee, etc. Essas tecnologias podem formar uma rede local, e essas tecnologias sem fio, como 2G/3G/4G, podem formar uma rede de área ampla. As vantagens e desvantagens são muito óbvias. Pode ser resumido conforme mostrado na figura abaixo.

Nestas tecnologias, parece que só podemos escolher entre longa distância e baixo consumo de energia. Até que a Low Power Wide Area Network, LPWAN (Low Power Wide Area Network) seja produzida, quando os projetistas adotam a tecnologia LPWAN, eles podem cuidar de ambos, maximizando a realização de comunicações de longa distância e menor consumo de energia, e ao mesmo tempo Economize custos adicionais de repetidor.

No campo da Internet das Coisas de área ampla e baixo consumo de energia (LPWAN), existem dois campos separados,"espectro licenciado"e"espectro não licenciado"; no campo do espectro licenciado, a tecnologia NB-IoT é a líder, usada por operadores nacionais e estrangeiros. Fornecedores de equipamentos, fabricantes de módulos e chips e outros ecossistemas industriais estão avançando; o campo do espectro não licenciado é dominado pela tecnologia LoRa. Após vários solavancos no desenvolvimento interno, os esforços dos parceiros ecológicos globais tornaram-se o padrão global de facto.

A composição da rede LoRa

A rede LoRa é composta principalmente de quatro partes: terminal (com módulo LoRa integrado), gateway (ou estação base), servidor e nuvem. Os dados do aplicativo podem ser transmitidos em ambas as direções.

Pontos técnicos LoRa

LoRa combina espectro de propagação digital, processamento de sinal digital e tecnologia de codificação de correção direta de erros, com desempenho sem precedentes. Antes disso, apenas as comunicações de rádio industriais avançadas seriam combinadas com essas tecnologias e, com a introdução do LoRa, a situação no campo das comunicações sem fio incorporadas mudou completamente.A tecnologia de codificação de correção direta de erros visa adicionar informações redundantes à sequência de dados a ser transmitida, de modo que os símbolos de erro injetados durante o processo de transmissão de dados possam ser corrigidos a tempo na extremidade receptora. Esta técnica reduz a necessidade anterior de criar"auto-reparo"pacotes para retransmitir e tem um bom desempenho na solução de erros repentinos causados ​​pelo desvanecimento de múltiplos caminhos. Para garantir a confiabilidade, o agrupamento de pacotes de dados é estabelecido e a codificação de correção de erros direta é injetada para garantir a confiabilidade, e o pacote de dados é enviado ao modulador digital de espectro espalhado. O modulador insere cada bit do pacote de dados em um"espalhar", e divide cada bit em vários chips.

LoRa pode facilmente lidar com o ruído, configurar o modem LoRa, após a configuração, ele pode ser dividido em 64-4096 chips/bit, e o fator de espalhamento máximo (12) em 4096 chips/bit pode ser usado no máximo. Em contraste, o ZigBee só pode dividir chips/bits de 10 a 12 códigos.

A tecnologia LoRa utiliza altos coeficientes de espalhamento para transmitir dados de pequena capacidade através de uma ampla faixa de espectro de radiofrequência. Na verdade, quando você mede com um analisador de espectro, os dados parecem ruído, mas a diferença é que o ruído é irrelevante e os dados também são relevantes. Por esta razão, os dados podem realmente ser extraídos do ruído..Quanto maior o coeficiente de frequência de espalhamento, mais dados podem ser extraídos do ruído. Para um receptor GFSK que funcione bem, uma relação sinal-ruído (SNR) mínima de 8 dB precisa ser demodulada de forma confiável. Ao configurar AngelBlocks, LoRa pode demodular um sinal com uma relação sinal-ruído de -20 dB. Este resultado difere em 28 dB, o que equivale a um aumento no alcance e na distância.Num ambiente exterior, um intervalo de 6 dB pode atingir o dobro da distância de transmissão original.

Desta forma, a tecnologia LoRa pode atingir maior alcance e distância de transmissão com menor potência de transmissão. Essa tecnologia de área ampla e baixo consumo de energia é exatamente o que precisamos.

A Low Power Wide Area Network (LPWAN) é uma parte indispensável da Internet das Coisas. Possui características de baixo consumo de energia, ampla cobertura e forte penetração. É especialmente adequado para posicionamento de água, monitoramento de lâmpadas de rua e monitoramento de vagas de estacionamento. Em outras aplicações, envie e receba uma pequena quantidade de dados.Organizações relacionadas à LPWAN A LoRa Alliance tem 145 membros em todo o mundo, e seu rico ecossistema torna compatíveis os dispositivos que seguem o protocolo LoRaWAN.Um método de comunicação totalmente compatível com LoRaWAN, que pode acessar dezenas de milhares de nós de sensores sem fio em um alcance de 5 a 10 quilômetros, o que reduz o consumo de energia de comunicação dos nós de forma mais eficaz do que o método tradicional de comunicação de pesquisa ponto a ponto.