LoRa是美国Semtech公司推出的一种物联网技术,LoRa支持上、下行双向传输,通信速率可变,从18bit/s到几百kbit/s。
1、LoRa技术特点
LoRa采用FDMA多址方式,信道带宽从7.8kHz 到 500kHz 可配置。LoRa支持两种调制方式;一种是频移键控(Frequency-shift keying,FSK),相对高数据速率(100kbit/s);另一种是LoRaTM,采用扩频技术,应对扩展覆盖场景,扩频因子SF=6~12,对应64~4096倍扩频。当扩频因子SF=12,带宽为7.8kHz 时,最大耦合损耗(Maximum Coupling Loss,MCL)可达168dB,此时物理层速率只有18bit/s;如果扩频因子依然为12,但带宽扩展到125kHz(LoRa信道)时,McL可达到]56dB,对应的物理层速率为293bit/s。
LoRa定义的终端采用一种AL0HA(一种随机接触协议)的机制来随机发送数据,根据是否收到应答来检测干扰,而不是采用先听后发(Listen Before Talk)方式来进行干扰避免。LoRa标准支持Class A、Class B、Class C三类终端。
Class A面向长电池寿命的应用设计,只支持终端主动发起数据传输,数据传输完成后,等待2个接收周期进入睡眠状态,直到下一次醒来主动发起数据传输。
Class B终端会通过网关的信标(beacon)进行同步,选择并定期侦听部分接收窗口(Ping Slot),网络服务器和终端都知道这些接收窗口的时间。
Class C终端有更多的连续接收窗机会,类似于蜂窝系统中空闲态的不连续接收(Discontinuous Reception,DRX)在这些接收窗日等待系统的寻呼Paging消息。
2、LoRa技术优势
LoRa技术优势包括终端成本低、终端功耗低、链路预算增益高,相比UNB,LoRa技术通信速率可变(从18bit/s到几百kbit/s)。此外,LoRa建网方式灵活,企业可以根据需求,在一定区域内自行搭建基站开展业务。
LoRa终端芯片的低成本主要来自于其在数模混合芯片领域多年的积累,其推出的集成度非常高的超低成本芯片,将协议栈、基带、射频、内存、功放等全部集成在一起,芯片成本极低。类似于UNB技术,LoRa终端芯片极低功耗主要是在给定的业务能力情况下达到的,在每天通信量极少的情况下,可以在2500mAh锂电池的基础上做到10年电池寿命;如果每天通信量增加,则电池寿命显著下降。
3、LoRa技术局限
类似于UNB,LoRa终端通信能力受限主要来自于非授权频谱,其使用不受管制,干扰无法有效规避,通信质量无法得到保障,可靠性、数据安全也面临较大风险。
此外,由于Semtech公司主要依靠本地的系统集成商提供完整的解决方案,因此端到端的系统定制增加了很大的成本开销。而系统集成市场分散,规模较小,系统集成技术能力有限,很大程度上导致LoRa系统的通信质量取决于集成商的技术能力。
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