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LoRa

LoRa（Long Range）是Semtech开发的LPWAN协定，是依chirp展频（英语：chirp spread spectrum）（CSS）技术衍生的展频调变技术为基础[1]。是由法国格勒诺布尔的Cycleo公司所发展，后来被LoRa Alliance的创立成员Semtech（英语：Semtech）所收购[2]。

LoRa
开发单位Semtech（英语：Semtech）
规范发布2003年5月 (2003-05)
使用于工业、科学
连接装置类型SPI/I2C
相容的硬体SX1278
尺寸10km+

特征 编辑

LoRa用不需申请许可的次GHz射频频段，例如433 MHz、868 MHz（英语：Short-range device）（欧洲）、915 MHz（澳大利亚及北美洲）及923 MHz（亚洲）。LoRa可以在低能耗下进行长距离的通讯（在乡村可以传输超过10公里）[3]。此技术包括了物理层，而像其他的技术及协定（例如LoRaWAN）包括了上层的协定。其资料率可以从27 Kbps到0.3 Kbps，依扩散因子而定[4]。

2018年1月发布了新的LoRa晶片组，相较于旧的产品，其功耗降低，传输功率提高，体积也比较小[5]。

LoRa设备有geolocation（英语：geolocation）能力，用在设备的位置三边量测（英语：Trilateration），利用网关的时间戳记进行[6]。

LoRa和LoRaWAN让许多产业的物联网设备有长程的连线能力[7]。

LoRaWAN的增程器（Range extender）称为LoRaX。

LoRa物理层 编辑

LoRa使用专用的展频调变技术，类似chirp展频（英语：chirp spread spectrum）的扩展。展频LoRa调变的做法是将酬载的每一个位元用多个chirp资讯来表示。展频资料送出的速率是符号率，正常符号率和chirp之间的比例是扩散因子（spreading factor、SF）表示每一位元资料对应的符号数[1]。LoRa可以在固定的频寛下，在灵敏度和资料率之间取舍, 选择扩散因子（在7到12之间）。高SF表示每秒送出的chirp越多，因此每秒编码的资料也较多。低SF表示每秒送出的chirp越少，因此每秒编码的资料也较少。传送相同长度的资料，高SF花的传输时间（称为通话时间）会比较长。通话时间越长，表示modem运作时间越长，也越耗能。高SF的好处是通话时间长，让接收者比较有机会取样到信号的功率，灵敏度会比较好[8]

此外，LoRa用前向纠错码来提升抗干扰能力。LoRa的宽范围可以用高无线网路链路预算来表示，约155 dB至170 dB[9]。

LoRaWAN 编辑

LoRa定义了通讯栈中较低的物理层，没有定义上层的网路协定。有许多协定可以定义LoRa上层的网路协定，LoRaWAN（long range wide-area network）就是其中之一。LoRaWAN是以云为基础的介质访问控制（MAC）层协定，但其作用类似网路层，管理LPWAN网关和终端节点之间的通讯，类似路由协定，由LoRa联盟维护。

LoRaWAN定义通讯协定以及网路的系统架构，由LoRa物理层进行长距离的通讯。LoRaWAN也负责管理所有节点的通讯频率、码率单位及功率[10]。网路中的设备是非同步的传输，在有资料可送出时就会送出。终端节点送出的信号会由多个网关接收，会将资料封包往前转输到中心化的网路伺服器[11]。网路伺服器会过滤重复的封包，进行安全检查，并且管理网路[来源请求]，之后会将资料送到应用伺服器[12]。此一技术在中等负载下有高可靠度，不过有些和发送“收到”（acknowledgements）讯号有关的性能问题[13]。

各版本历史 编辑

  • 2015年1月：1.0版[14][15]。
  • 2016年2月：1.0.1版[16]。
  • 2016年7月：1.0.2版[17]。
  • 2017年10月：1.1版，加入Class B[18]。
  • 2018年7月：1.0.3版[19]。

LoRa联盟 编辑

LoRa联盟（LoRa Alliance （页面存档备份，存于互联网档案馆））是符合501(c)(6)[20]的组织，在2015年建立，目的是为了支援LoRaWAN协定，也确保所有LoRaWAN产品以及技术的互操作性。LoRa联盟是开放、非营利的组织，其成员已超过500个[21]，其中有包括IBM、Everynet（英语：Everynet）、Actility（英语：Actility）、Microchip、Orange公司、思科系统、荷兰皇家电信、瑞士电信、Semtech（英语：Semtech）等[22]。2018年时，LoRa联盟已有超过100个LoRaWAN网路，分布在超过100个国家[23]。

相关条目 编辑

参考资料 编辑

  1. ^ 1.0 1.1 LoRa Modulation Basics (PDF). Semtech. [2020-02-05]. （原始内容存档 (PDF)于2019-07-18）.  |url-status=和|dead-url=只需其一 (帮助)
  2. ^ Semtech Acquires Wireless Long Range IP Provider Cycleo. Design And Reuse. [2019-10-17]. （原始内容存档于2020-10-14） （英语）. 
  3. ^ Ramon Sanchez-Iborra; Jesus Sanchez-Gomez; Juan Ballesta-Viñas; Maria-Dolores Cano; Antonio F. Skarmeta. Performance Evaluation of LoRa Considering Scenario Conditions. Sensors. 2018, 18 (3): 772. PMC 5876541  . PMID 29510524. doi:10.3390/s18030772. 
  4. ^ Adelantado, Ferran; Vilajosana, Xavier; Tuset-Peiro, Pere; Martinez, Borja; Melia-Segui, Joan; Watteyne, Thomas. Understanding the Limits of LoRaWAN. IEEE Communications Magazine. 2017, 55 (9): 34–40. ISSN 0163-6804. S2CID 2798291. doi:10.1109/mcom.2017.1600613. hdl:10609/93072  . 
  5. ^ Corporation, Semtech. Semtech Enables IoT of the Future with Next Generation LoRa Platform. GlobeNewswire News Room. 2018-01-08 [2019-10-17]. （原始内容存档于2020-11-09）. 
  6. ^ Fargas, Bernat Carbones; Petersen, Martin Nordal. GPS-free Geolocation using LoRa in Low-Power WANs (PDF). DTU Library. （原始内容存档 (PDF)于2019-07-25）. 
  7. ^ Ram, Prashant. LPWAN, LoRa, LoRaWAN and the Internet of Things. Coinmonks. 2018-08-07 [2019-02-09]. （原始内容存档于2020-11-09）. 
  8. ^ Qoitech. How Spreading Factor affects LoRaWAN device battery life. The Things Network. [2020-02-25]. （原始内容存档于2020-10-09） （英语）. 
  9. ^ Mohan, Vivek. 10 Things About LoRaWAN & NB-IoT. blog.semtech.com. [2019-02-18]. （原始内容存档于2020-09-27） （美国英语）. 
  10. ^ LoRaWAN For Developers. www.lora-alliance.org. [2018-11-23]. （原始内容存档于2020-12-04） （美国英语）. 
  11. ^ A Comprehensive Look At LPWAN For IoT Engineers & Decision Makers. www.link-labs.com. [2017-06-22]. （原始内容存档于2020-11-27）. 
  12. ^ LoRa Alliance. LoRaWAN: What is it? (PDF). 2015. （原始内容 (PDF)存档于2020-11-24）. 
  13. ^ Bankov, D.; Khorov, E.; Lyakhov, A. On the Limits of LoRaWAN Channel Access. 2016 International Conference on Engineering and Telecommunication (EnT). November 2016: 10–14. ISBN 978-1-5090-4553-2. S2CID 44799707. doi:10.1109/ent.2016.011. 
  14. ^ LoRaWAN Specification (PDF). lora-alliance.org. [5 February 2020]. （原始内容 (PDF)存档于2020-10-21）. 
  15. ^ Version 1.0 of the LoRaWAN specification released （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
  16. ^ LoRaWAN Specification (PDF). lora-alliance.org. [5 February 2020]. （原始内容 (PDF)存档于2020-02-05）. 
  17. ^ LoRaWAN Specification (PDF). lora-alliance.org. [5 February 2020]. （原始内容 (PDF)存档于2020-02-28）. 
  18. ^ LoRaWAN™ 1.1 Specification (PDF). lora-alliance.org. [5 February 2020]. （原始内容 (PDF)存档于2020-08-21）. 
  19. ^ LoRaWAN 1.0.3 Specification (PDF). lora-alliance.org. [5 February 2020]. （原始内容 (PDF)存档于2020-10-18）. 
  20. ^ Brad Biddle. Linux Foundation is Eating the World. 7 May 2019. SSRN 3377799  . Many other organizations formed following this same basic template: incorporation as a mutual benefit non-profit corporation under applicable U.S. state law (with some slight variations of corporate form based on particular state law requirements), and then operation as a tax exempt entity under a provision targeted at “business leagues” and other trade association-style enterprises. This provision, Section 501(c)(6) of Title 26 of the U.S. Code, generally enabled the organizations to avoid paying federal income tax, and often to avoid most state and local taxes as well. Selecting from hundreds of examples, some organizations that follow this model include ... LoRa Alliance 
  21. ^ Semtech's LoRa Alliance grows to 500 members. Pacific Coast Business Times. 2017-06-29 [2019-02-09]. （原始内容存档于2020-10-10） （美国英语）. 
  22. ^ Member Directory | LoRa Alliance. lora-alliance.org. [2019-02-09]. （原始内容存档于2021-02-03）. 
  23. ^ LoRa Alliance passes 100 LoRaWAN network operator milestone. Electronic Products & Technology. 2019-01-25 [2019-02-11]. （原始内容存档于2020-12-02） （美国英语）. 

延伸阅读 编辑

  • Lee, Chang-Jae, Ki-Seon Ryu, and Beum-Joon Kim. "Periodic ranging in a wireless access system for mobile station in sleep mode." U.S. Patent No. 7,194,288. 20 March 2007.
  • Ghoslya, Sakshama. How to generate LoRa Symbols. All About LoRa and LoRaWAN. 2019-04-17. （原始内容存档于2020-12-22）. 
  • Quigley, Thomas J., and Ted Rabenko. "Latency reduction in a communications system." U.S. Patent No. 7,930,000. 19 April 2011.
  • Bankov, D.; Khorov, E.; Lyakhov, A. "On the Limits of LoRaWAN Channel Access"（页面存档备份，存于互联网档案馆）. 2016 International Conference on Engineering and Telecommunication (EnT): 10–14.
  • Seneviratne, Pradeeka. "Beginning LoRa Radio Networks with Arduino - Build Long Range, Low Power Wireless IoT Networks."（页面存档备份，存于互联网档案馆） Apress, 2019, eBook ISBN 978-1-4842-4357-2, Softcover ISBN 978-1-4842-4356-5, Ed: 1

外部链接 编辑

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