Grundlagen und Funktionen der drahtlosen Lora-Technologie

1. LoRa ist eine Art Low-Power-Wide-Area-Network-Communication-Technologie (LPWAN). Es handelt sich um eine drahtlose Übertragungstechnologie über große Entfernungen, die auf der Spread-Spectrum-Technologie basiert, die von der Semtech Company übernommen und gefördert wird. Sie ist empfindlicher als die FSK-Technologie von Sigfox, hat eine längere Übertragungsdistanz und ist energiesparender.

2. LoRa ist ein Physical Layer (PHY)-Protokoll, das in fast allen Netzwerktechnologien verwendet werden kann.

3. Das LoRa-Modul arbeitet hauptsächlich im globalen freien Frequenzband mit einem Frequenzbereich von 137 MHz bis 1050 MHz. Die gebräuchlichsten sind 433 MHz, 868 MHz, 915 MHz usw.

4. Die LoRa-Spread-Spectrum-Technologie (Long-Range) kann Rauschen unter -20 dB demodulieren. Dies gewährleistet eine hochempfindliche und zuverlässige Netzwerkverbindung, verbessert gleichzeitig die Netzwerkeffizienz und eliminiert Interferenzen.

5. LoRa benötigt keine Repeater mehr, was das Systemdesign erheblich vereinfacht und die Gesamtkosten für die Bereitstellung senkt.

6. Im Vergleich zu 3G- und 4G-Mobilfunknetzen ist die LoRa-Funktechnologie für eingebettete Anwendungen skalierbarer und kostengünstiger.

LoRaWAN-Vernetzung

LoRaWAN ist ein Low-Power-Wide-Area-Netzwerkstandard, der auf dem von der LoRa Alliance eingeführten Open-Source-MAC-Layer-Protokoll basiert. Es fügt hauptsächlich GateWay und LoRa-Server für die MAC-Ebene und höher hinzu, um eine zentralisierte Fernsteuerung zu ermöglichen. Es handelt sich um eine typische Sterntopologie. In dieser Netzwerkarchitektur ist das LoRa-Gateway ein transparentes Übertragungsrelais, das das Endgerät und den zentralen Back-End-Server verbindet. Das Gateway und der Server sind über Standard-IP verbunden und das Endgerät nutzt einen einzigen Hop, um mit einem oder mehreren Gateways zu kommunizieren. Zwischen allen Knoten und Gateways besteht eine bidirektionale Kommunikation, und Vorgänge wie Cloud-Upgrades werden ebenfalls unterstützt, um die Zeit für die Cloud-Kommunikation zu verkürzen.

LoRa-Server

1. Sorgen Sie für eine Zugangskontrolle

Module und Gateways, die dem LoRaWAN-Standard entsprechen, können auf das LoRa-Netzwerk zugreifen, es gibt jedoch einen Authentifizierungsprozess für die Verbindung. Derzeit ist die Authentifizierung auf dem Server abgeschlossen.

2. Datenübertragung und -verwaltung

Als Protokollprozessor zwischen dem Gateway und der Cloud kann der Server eine bidirektionale Datenübertragung zwischen „Gateway-Server-Cloud“ und mehrere Verschlüsselungen (um die Sicherheit der Übertragung zu gewährleisten) realisieren und Übertragungsverkehrsstatistiken und -übertragungen durchführen Statusüberwachung.

3. Gateway-Verwaltung und -Konfiguration

Konfigurieren Sie Gateway-Frequenzpunkte, melden Sie Gateway-Statusinformationen usw. Mehrere Gateways können mit demselben LoRaWAN-Server verbunden werden. Der Server kann die wiederholt empfangenen Signale identifizieren, ungültige Daten entfernen und das effektivste Downlink-Gateway auswählen. Senden Sie „Antworten“ effizient an Modulterminals.

4. Verwaltung und Konfiguration des Terminalknotens

Der Server kann verschiedene Terminalknoten identifizieren, auf die Knoten reagieren, indem er den Zugriff erlaubt/verweigert, und Terminalknoten drahtlos aktivieren (Over-the-Air-Aktivierung).

Der Server kann Terminal Rate Adaptation (ADR) und Roaming realisieren (d. h. Terminals dabei unterstützen, sich innerhalb der Abdeckung verschiedener Gateways frei zu bewegen).

5. Kommunikation über die Cloud-Plattform

Der Server kann eine Datenformatkonvertierung und Datenweiterleitung durchführen, um die Anforderungen für die gemeinsame Nutzung oder Übertragung von Daten zwischen verschiedenen Cloud-Plattformen zu erfüllen. Implementieren Sie Abrechnungsmanagement, Benutzerverwaltung, Verkehrskontrolle, Datenspeicherung, Big-Data-Analyse, Datenvisualisierung und andere Funktionen mit der Cloud-Plattform.

LoRa Gateway (Gateway), auch bekannt als LoRa-Basisstation

1. Es befindet sich im Kern des LoRa-Sternnetzwerks und stellt eine Informationsbrücke zwischen dem Terminal und dem Server (Server) sowie einen Mehrkanal-Transceiver dar.

2. Das Gateway und der Netzwerkserver sind über Standard-IP verbunden und das Terminal kommuniziert über einen einzigen Hop mit einem oder mehreren Gateways.

3. Gateway-Kapazität: Die Fähigkeit des Gateways, die Anzahl der Datenpakete innerhalb eines bestimmten Zeitraums zu empfangen. Die Anzahl der Gateway-Zugangsterminals hängt letztendlich eng mit der Anzahl der Gateway-Kanäle, der Häufigkeit des Paketversands des Terminals, den Paketsendebytes und dem Spreizfaktor zusammen. Im Allgemeinen etwa 2.000.

LoRa-Terminal (Knoten)

1. Das LoRa-Terminal ist ein integraler Bestandteil des LoRa-Netzwerks und besteht im Allgemeinen aus LoRa-Modulen, Sensoren und anderen Geräten.

2. LoRa-Terminals können mit Batterien betrieben und aus der Ferne positioniert werden.

3. Durch Hinzufügen eines privaten Protokolls kann die Kommunikation zwischen Knoten und Knoten unterstützt werden. Derzeit wird es hauptsächlich zur mobilen Zählerablesung in Wohngebieten eingesetzt (das Zählerablesegerät ist ebenfalls ein Knotenpunkt, geht nicht durch ein Gateway und verbraucht Strom, jedoch einmal im Monat).

Vergleich der Vor- und Nachteile der LoRa-Funktechnologie


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