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关于LoRa,你想知道的都在这里

发布时间:2020-08-12 19:30:22 所属栏目:评论 来源:站长网
导读:介绍 LoRa是一种长距离、低功耗的无线射频通信技术,客户可以使用非授权频段架设、安全可控的私有物联网。 LoRa在全球范围持续高速增长,截至2020年1月,LoRa的连接节点超过了1.45亿个。从LoRa联盟的会员数量可以看出从事LoRa产品开发的公司数量也在迅速增

在建筑楼宇、住宅小区等范围内组网,由于距离较短,即使发送功率较低,依然能满足通信需求。如果是在村庄范围内智慧农业类的应用,由于村庄较空旷,信号衰减比较不明显,即使较低的发射功率,依然能覆盖较大范围。

E.R.P 50mW已经是很大的输出功率了,相当于50mW输出功率连接2dBi的天线。由于现在室内应用中的节点尺寸都比较小,许多小尺寸天线增益都是-3dBi左右,此时LoRa节点的输出功率可以达到22dBm,依然符合上述规范。

6. "单次发射持续时间:不超过 1 秒。"

LoRa的扩频因子参数,具有小的扩频因子其数据速率较快,大的扩频因子抗干扰能力越强的特性。LoRa各扩频因子和对应的数据载荷如表1:

表1 LoRa扩频因子与载荷规范表 ("B"- 字节)

表2是以LoRa常用的参数(Bandwidth=125kHz,Preamble=8,Coding rate =4/5)和在隐性包头模式下的一组理论发射时间和数据长度关系(单位:ms)。

表2 发射时间 ("ms" – 毫秒) - 数据载荷 ("B"- 字节)

从表2可以看出,在Bandwidth=125kHz,Preamble=8,Coding rate =4/5的设置下,传输100Bytes数据分别使用169.22ms、297.47ms、533.5ms、985.09ms,均小于1s的限制。在SF11、SF12时虽然发射时间较长、但依然可以在<1s的限制内传输较短的数据包,而且如果更改bandwidth等参数,可以使用SF12传输更长的数据包。LoRa是一种窄带技术,如:智能家居、智能小区等应用不管从应用需求或功耗需求都要求传输尽可能少的数据量,因此单次发射持续时间不会超过1s。

一般在智能楼宇和智能家居应用中,使用的是SF7 125kHz的设置,此时一般一个通讯包的飞行时间小于100mS。

7. "占用带宽:不大于500kHz"

LoRa芯片支持不大于500kHz限制的多种带宽设置。

52号公告对于LoRa生态在中国发展的帮助:

· 该公告规范了LoRa技术参数,对LoRa技术的长期发展提供了良好的大环境;

· 有法可依,公告为规范行业市场行为提供依据,确定合法的边界,降低企业违法风险;

· 本次公告是对微功率设备生产、进口、销售和使用各方面进行了全面的规范,因此公告的正式发布,正是从政策层面给业界一个定心丸,不论是对于自身影响程度如何,各企业至少得到了合法和违法的确定性界定,那么就可以在合法范畴中开展业务。

问题4:LoRa的通信安全

技术分析一个数据是否安全,可以通过射频物理层、数据传输过程、安全加密方算法、应用层四个方面进行分析。

从物理层分析,数据的安全性主要体现为该信号的隐蔽性强。隐蔽性强又叫做可检性低(LPI---Low Probability of Intercept),即不容易被侦破,对各种窄带通信系统的干扰很小 。如图5所示,扩频前数据高于噪声基底,其信号非常容易被检测。当信号被扩频后,信号完全在噪声基底之下,无法通过能量强度检测出来。这也是军工、通讯等行业一直使用扩频技术作为通信手段的原因。

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图5 扩频技术隐蔽性分析

由于与通信数率相比,扩频信号在相对较宽的频带上被扩展了,单位频带内的功率很小,信号湮没在噪声里,一般不容易被发现,隐蔽性较好。再者,由于扩频信号具有很低的功率谱密度,它对使用的各种窄带通信系统的干扰很小。在安全性方面LoRa技术也继承了扩频技术的优点,一般设备很难侦破和干扰到LoRa信号。

在所有的物联网通信技术中,LoRa技术可以在噪声下20dB解调(图6),而其它的物联网通信技术必须高于噪声一定强度才能实现解调。

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图6 LoRa调制抗造特性图

其它物联网通信技术的波形可以被频谱仪等设备抓取。同样,这些通信数据也可能被干扰或伪造。而LoRa技术具有较好的隐蔽性和抗干扰特性,具有较强的物理层安全特性。

从数据传输过程分析,使用公网技术的终端设备的数据先到达基站,再到达移动交换中心,最后到达运营商的云端,之后才将最终的数据转发给客户应用端或客户的云端。不需要先将数据送到运营商云端便可直接发到客户端。私网的LoRa数据直接在本地完成采集和计算,数据甚至不会离开这个园区的范围。数据传输越远,中转次数越多,安全风险越高,而采用私网技术数据可以完全存储在本地,数据始终掌握在自己手里。许多政企的网络都是通过内网、外网隔离实现网络安全,如果采用私网可以直接对接原有政企的内网,安全级别非常高。从数据传输过程分析(网络层分析)LoRa私网/专网具有较高的安全特性。

从数据加密方法分析,移动蜂窝网技术代表的公网为了方便和效率,采用相同的加密方法,因此容易被攻破。因为公网的普遍性,无法针对安全做太多的定制服务,其必须在安全和性能之间做平衡。而私有网络则完全不同,它们可以根据客户的需求武装成为"装甲车",数据的安全加密算法可以尽其所能,为了安全可以牺牲数据率,也可以牺牲成本,这是公网所完全不具备的。LoRa技术只是一个物理层的透传技术,用户可以在其网络层链路层架设自己的安全引擎,可以进行最深度的定制,还可以加入硬加密芯片。从数据加密方法分析中可以看到LoRa的安全性可以得到有力保证。

从应用层分析,用户可以根据实际的应用需求进行加密,由于LoRa在组网上具有很强的灵活性,其应用侧的安全管理手段可以配合网络层及加密算法,实现整个应用的整体安全。

问题5:LoRa产品研发和供应

在中国使用的LoRa芯片是由Semtech (International) AG 研发和供应的。 Semtech (International) AG 是一家瑞士公司,总部位于瑞士拉珀斯维尔。

LoRa芯片的制造、组装和代理分销是在亚洲地区进行的。

(编辑:应用网_阳江站长网)

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