远距离无线通信解决方案:悄然发展的物联网技术

联网已成为物联网应用发展的内在需求,无线连接技术也不再满足于近距离通信,正在向着距离更远覆盖更广的方向发展

联网已成为物联网应用发展的内在需求,无线连接技术也不再满足于近距离通信,正在向着距离更远覆盖更广的方向发展,于是低功耗广域网(LPWAN)应运而生。LoRa作为低功耗广域网(LPWAN)中的一种无线技术,相对于其他无线技术(如Sigfox、NB-IOT等),LoRa产业链较为成熟、商业化应用较早,这使得LoRa方案(终端+网关)成为物联网大规模推广应用的一种理想的技术选择。

LoRa是物理层或无线调制用于建立长距离通信链路。许多传统的无线系统使用频移键控FSK调制作为物理层,因为它是一种实现低功耗的非常有效的调制。LoRa是基于线性调频扩频调制,它保持了像FSK调制相同的低功耗特性,但明显地增加了通信距离。线性扩频已在军事和空间通信领域使用了数十年,由于其可以实现长通信距离和干扰的鲁棒性,于是首先实现了商业化。

LoRa与LoRaWAN

LoRa的优势在于技术方面的长距离能力。单个网关或基站可以覆盖整个城市或数百平方公里范围。在一个给定的位置,距离在很大程度上取决于环境或障碍物,但LoRa和LoRaWAN有一个链路预算优于其他任何标准化的通信技术。链路预算,通常用分贝(dB为单位)表示,是在给定的环境中决定距离的主要因素。

LoRaWAN定义了网络的通讯协议和系统架构,而LoRa物理层能够使长距离通讯链路成为可能。LoRaWAN自下而上设计,为电池寿命、容量、距离和成本而优化了LPWAN(低功耗广域网)。对于不同地区给出了一个LoRaWAN规范概要,以及在LPWAN空间竞争的不同技术的高级比较。

在LoRaWAN网络中的节点是异步的通信的,当其要发送的数据准备好的时候通信,无论是事件驱动还是时间调度。在网状网络或同步网络,如蜂窝,节点必须经常唤醒以同步网络,并检查消息。这个同步明显消耗能量,是减少电池寿命第一推手。在最近一项研究中,GSMA对不同解决LPWAN空间的技术进行了比较,LoRaWAN比其他技术选择有3到5倍的优势。