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LoRa无线技术介绍

什么是LoRa

LoRa是semtech公司创建的低功耗局域网无线标准,低功耗一般很难覆盖远距离,远距离一般功耗高,要想马儿不吃草还要跑得远,好像难以办到。LoRa的名字就是远距离无线电(Long Range Radio),它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远,实现了低功耗和远距离的统一,它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍。

LoRa的特性

传输距离:城镇可达2-5 Km , 郊区可达15 Km 。工作频率:ISM 频段 包括433、868、915 MH等。标准:IEEE 802.15.4g。调制方式:基于扩频技术,线性调制扩频(CSS)的一个变种,具有前向纠错(FEC)能力,semtech公司私有专利技术。容量:一个LoRa网关可以连接上千上万个LoRa节点。电池寿命:长达10年。安全:AES128加密。传输速率:几百到几十Kbps,速率越低传输距离越长,这很像一个人挑东西,挑的多走不太远,少了可以走远。

LoRa和LoRaWan

LoRa和LoRaWan很容易混淆。

LoRaWan协议栈

上图可以看出,LoRa是LoRaWan的一个子集,LoRa仅仅包括物理层定义,LoRaWan还包括了链路层。

LoRaWan网络架构

这张图片是LoRaWan的网络架构图,左边是各种应用传感器,包括智能水表,智能垃圾桶,物流跟踪,自动贩卖机等,它右边是LoRaWan网关,网关转换协议,把LoRa传感器的数据转换为TCP/IP的格式发送到Internet上。LoRa网关用于远距离星型架构,是多信道、多调制收发、可多信道同时解调。由于LoRa的特性可以同一信道上同时多信号解调。网关使用不同于终端节点的RF器件,具有更高的容量,作为一个透明网桥在终端设备和中心网络服务器间中继消息。网关通过标准IP连接连接到网络服务器,终端设备使用单播的无线通信报文到一个或多个网关。

其实LoRaWan并不是一个完整的通信协议,因为它只定义了物理层和链路层,网络层和传输层没有,功能也并不完善,没有漫游,没有组网管理等通信协议的主要功能。

Lora物理帧结构

LoRa的报文分为上行和下行。上行是从传感器到LoRa网关的,下行是LoRa网关到传感器的,仅仅作为回复。

上行报文

上图是上行报文,包括一个前导码,包头和包头的CRC值,后面是数据,最后是CRC校验。

上行报文

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