В настоящее время мы живем в эпоху Интернета вещей (IoT), и благодаря развитию технологий IoT технологиям беспроводной связи также уделяется большое внимание. Среди различных технологий беспроводной связи нам нужны не только более высокая скорость и стабильность технологии 5G, но также низкое энергопотребление, большие расстояния и широкомасштабное подключение технологии беспроводной связи LPWAN (глобальная сеть с низким энергопотреблением) . Разнообразное развитие беспроводных технологий позволяет нам выбирать подходящую технологию связи в зависимости от различных обстоятельств.
Насколько хорошо вы знаете о технологии беспроводной связи LoRa?
Краткое описание характеристик беспроводной связи модуля LoRa
Текущее развитие беспроводной технологии LoRa
Модули LoRa из разных измерений
Технология LORAWAN получила широкое признание среди пользователей Интернета вещей благодаря своей уникальной гибкости. Говоря о технологии LORAWAN, необходимо упомянуть технологию LORA, которая является подмножеством LORAWAN и принадлежит к одной из ее технологий модуляции физического уровня. Он использует методы линейной модуляции с расширенным спектром , что значительно улучшает чувствительность приема и обеспечивает большую дальность связи, чем другие технологии модуляции.
Разработка и внедрение технологий LORA
Насколько хорошо вы знаете о технологии беспроводной связи LoRa?
Название LoRa расшифровывается как Long Range Radio, и первоначально оно было представлено французской стартап-компанией Cycleo как технология модуляции с расширенным спектром линейной частотной модуляции. В 2012 году Semtech приобрела эту компанию и внедрила технологию модуляции в чипы. На основе беспроводной технологии LoRa был разработан полный набор решений для коммуникационных чипов LoRa, включая различные чиповые модули LoRa для шлюзов и терминалов, что положило начало производству чипов LoRa.
Однако одного приемопередатчика на базе LoRa недостаточно, чтобы проникнуть на огромный рынок Интернета вещей. В последующем процессе разработки альянс беспроводных модулей LoRa, сформированный несколькими производителями, а также непрерывная итерация спецификаций протокола шлюза LoRaWAN привели к появлению глобального стандарта глобальной сети, поддерживаемого сотнями компаний, образуя глобальную сеть. масштабируемая отраслевая экосистема.
Управление этой экосистемой включает в себя различные технологические стандарты, конструкции продуктов и варианты применения, которые являются важными элементами, в которых участвуют несколько производителей, и они не принадлежат только Semtech. Например, спецификация LoRaWAN представляет собой открытый стандарт, в котором участвуют несколько производителей по всему миру, что позволяет любой организации или частному лицу разрабатывать продукты и развертывать сети на основе этого стандарта.
По сравнению с большинством сетей с ячеистой топологией, которые легко расширять, но имеют недостаток, связанный с использованием различных несвязанных узлов для ретрансляции сообщений, что приводит к обходным маршрутам, увеличению сложности системы и общего энергопотребления, LoRa использует звездообразную топологию (сетевой метод TMD). где шлюз соединяется с терминальными узлами в форме звезды. Терминальные узлы не привязаны к одному шлюзу; вместо этого данные восходящей линии связи от терминальных узлов могут отправляться на несколько шлюзов. Теоретически пользователи могут добиться гибкости сетевых протоколов и архитектур с использованием ячеистых, двухточечных или звездообразных сетевых протоколов.
Беспроводные модули LoRa в основном работают в глобальных свободных диапазонах частот (нелицензируемых диапазонах частот), включая 433 МГц, 868 МГц, 915 МГц и других рабочих диапазонах частот. Сетевая архитектура модуля LoRa состоит из терминальных узлов, шлюзов, сетевых серверов и серверов приложений, что обеспечивает двунаправленную передачу данных приложений.
Беспроводная связь LoRa создает соединения на большие расстояния, и по сравнению с традиционной технологией FSK и радиочастотной технологией ближнего действия с недостаточной стабильностью и безопасностью, модули LoRa на основе технологии модуляции Chirp Spread Spectrum (CSS) значительно увеличивают дальность связи, сохраняя при этом низкое энергопотребление. . Технология CSS широко используется в военной и космической связи на протяжении десятилетий и характеризуется большими расстояниями передачи и сильными возможностями защиты от помех. 
Кроме того, беспроводная технология LoRa не требует строительства базовых станций, поскольку один шлюз может управлять несколькими устройствами, а развертывание сети является гибким, что значительно снижает затраты на строительство.
Модули LoRa широко используются в интеллектуальных сообществах, умных домах и зданиях, а также в интеллектуальных счетчиках благодаря их низкому энергопотреблению, большому расстоянию передачи и гибкой сети. Он имеет широкие перспективы во многих вертикальных отраслях, таких как планирование, умное сельское хозяйство и умная логистика.
Характеристики беспроводной связи модулей LoRa можно резюмировать следующим образом:
Дальность передачи: 2-5 км в городской черте, до 15 км в пригороде.
Рабочая частота: диапазоны частот ISM, включая 433 МГц, 868 МГц, 915 МГц и т. д.
Стандарт связи: IEEE 802.15.4g.
Метод модуляции: основанный на технологии расширения спектра, линейная модуляция с расширенным спектром (CSS) представляет собой вариант с возможностью прямой коррекции ошибок (FEC), собственной запатентованной технологии Semtech.
Емкость: шлюз LoRa может подключать от тысяч до десятков тысяч узлов LoRa.
Срок службы батареи: До 10 лет.
Безопасность: шифрование AES128.
Скорость передачи: от нескольких сотен до нескольких десятков Кбит/с, где более низкие скорости приводят к увеличению расстояний передачи, аналогично тому, как носить больше и идти меньше.
Текущее развитие беспроводной технологии LoRa
Примерно в 2014 году первая партия отечественных предприятий в Китае начала разработку продуктов, связанных с беспроводной технологией LoRa. За пять лет модуль LoRa превратился из небольшой беспроводной технологии в общепризнанный стандарт в области Интернета вещей.
В прошлом году Бюро радиоуправления Министерства промышленности и информационных технологий опубликовало для комментариев проект «Технических требований к маломощному оборудованию радиопередачи на короткие расстояния», в котором упоминалось, что полоса частот 470–510 МГц может использоваться для беспроводные переговорные устройства, уточнив, что они предназначены для передачи звука, а не данных; в то же время он подчеркнул, что «ограничен использованием одной точки частоты, а не сетевыми приложениями». Этот проект сетевых приложений LoRa привлек широкое внимание со стороны отрасли, что привело к неопределенности в развитии сетей LoRa в Китае.
В конечном итоге, благодаря усилиям отраслевых партнеров, постановления Министерства промышленности и информационных технологий не запрещали создание сетей прямо, а вместо этого устанавливали, что их можно использовать для локальных сетей, а также были сняты ограничения на конкретные приложения, устраняя неопределенности. в разработке LoRa в Китае. С другой стороны, присоединение к LoRa Alliance крупных интернет-гигантов, таких как Tencent, Google и Alibaba, обеспечило мощную поддержку технологической экосистеме LoRa, решая проблемы, с которыми столкнулись при разработке технологии LoRa.
Вхождение технологических гигантов в экосистему LoRa и их участие в технологическом альянсе LoRa указывает на то, что каждая компания надеется закрепить свои позиции в сфере IoT и промышленного Интернета посредством LoRa. Alibaba и Tencent сделали LoRa важной отправной точкой для своих IoT-схем, что очевидно на платформах LinkWAN и TTN, которые они продвигают, демонстрируя значительную движущую силу для восходящего и перерабатывающего сектора отрасли. Кроме того, такие группы, как China Tower, China Unicom и China Broadcasting, также начали внедрять LoRa в различных отраслях, продвигая его применение в различных секторах.
Судя по текущей структуре рынка, в Китае уже насчитывается более тысячи компаний, участвующих в экосистеме LoRa, что отражает структуру крупных, средних и малых предприятий, а также традиционных и интернет-компаний, участвующих вместе. Общая отраслевая среда для разработки LoRa в Китае постоянно улучшается, а сам LoRa Alliance становится сильнее.
По имеющейся информации, в 2018 году объем поставок чипов LoRa в Китай достиг десятков миллионов единиц, при этом большая часть закупок приходится на производителей модулей и счетчиков, за ними следуют производители базовых станций. Кроме того, в Китае существует большое количество рассредоточенных производителей модулей и терминалов, которые напрямую закупают чипы LoRa в небольших количествах, что в совокупности все равно образует значительный масштаб.
Большинство производителей модулей, терминалов, систем и приложений нейтрально относятся к различным технологиям, и их выбор технологического маршрута в основном обусловлен рыночным поведением. Чипы LoRa являются важным базовым компонентом, поддерживающим всю отрасль, но формирование всей отраслевой структуры зависит от совместных усилий множества сил, которые уже сформировались в Китае. Гибкость продуктов, связанных с LoRa, широко признана в отрасли не только потому, что они позволяют автономно развертывать сети в различных средах, но и потому, что различные разработчики могут выбирать из нескольких платформ и быстро получать поддержку при разработке.
В прошлом году технология LoRa стала свидетелем появления большого количества приложений Интернета вещей в вертикальных областях, таких как умные города, умные парки, интеллектуальные здания и интеллектуальная безопасность. Вивек Мохан, директор по бизнесу Интернета вещей в Semtech, заявил, что уже существует более 300 сценариев применения в различных вертикальных отраслях по всему миру.
Модули LoRa из разных измерений
С точки зрения спроса : спрос на чипы LoRa в Китае рассредоточен. С одной стороны, из-за вовлечения в экосистему LoRa множества отраслей сложно сформировать монопольный спрос; с другой стороны, порог входа для соответствующих модулей и терминалов не высок, и многие малые и средние команды и производители терминалов могут быстро запустить аппаратные продукты LoRa, создавая полностью конкурентный рынок.
С точки зрения технической экосистемы: беспроводная технология LoRa — это технология модуляции физического уровня, которую можно использовать в различных протоколах, таких как протокол LoRaWAN , сетевой протокол CLAA, протокол частной сети LoRa и передача данных LoRa. При использовании разных протоколов конечные продукты и бизнес-формы также будут различаться. Протокол LoRaWAN, продвигаемый LoRa Alliance, представляет собой протокол глобальной сети с низким энергопотреблением, и LoRa Alliance стандартизировал LoRaWAN для обеспечения совместимости сетей LoRa в разных странах. На данный момент стандарт LoRaWAN создал полную экосистемную цепочку «чипы LoRa — модули — датчики — базовые станции или шлюзы — сетевые сервисы — сервисы приложений».
С точки зрения данных: данные, предоставленные Semtech, показывают, что с точки зрения развертывания сетей сети LoRa были развернуты более чем в 70 странах и 100 сетевыми операторами, а объем рынка LoRa в последние годы продолжал быстро расти. В то же время количество развернутых базовых станций LoRa увеличилось с 70 000 до более чем 200 000, поддерживая примерно 1,2 миллиарда узлов, при этом в настоящее время развернуто более 90 миллионов узлов.
С точки зрения масштаба: Semtech, как главный пропагандист приложений технологии LoRa во всем мире, поощряет другие компании к участию в экосистеме LoRa. В феврале 2015 года компания вместе с Actility, Cisco, IBM и другими производителями основала LoRa Alliance. После четырех лет развития LoRa Alliance теперь насчитывает более 500 членов по всему миру.
Китайский рынок — очень важная часть глобальной экосистемы LoRa. В 2018 году такие крупные интернет-гиганты, как Alibaba, Tencent и JD.com, присоединились к LoRa Alliance в качестве членов высшего уровня. В то же время Kell Technology, местные радио- и телекомпании, компании Zhejiang Unicom и Unicom IoT также активно развертывают сети LoRa. С политической точки зрения: хотя Министерство промышленности и информационных технологий опубликовало «Технические требования к маломощному оборудованию радиопередачи на короткие расстояния (проект для комментариев)», которые временно сделали коммерческие перспективы LoRa менее ясными, это не заставило замолчать Лора. Благодаря мощной поддержке со стороны отраслевых партнеров он стал еще более устойчивым, а отраслевая экосистема постоянно расширяется.
Технология LoRa является патентом компании Semtech, и первоначально ее продукция на базе чипов LoRa поставлялась эксклюзивно. Однако один продукт LoRa неизбежно приведет к ограничениям с точки зрения цен и функций продукта.
В 2018 году Semtech начала менять свою традиционную модель маркетинга продукции, разрешив некоторым компаниям использовать интеллектуальную собственность для разработки продуктов LoRa, создавая ситуацию на рынке с несколькими поставщиками. Производители чипов LoRa выбирают дифференцированный путь, интегрируя чипы с различными функциональными возможностями для удовлетворения потребностей более широкого спектра приложений, таких как LoRa+GPS для информации о местоположении, LoRa+BLE для локальной связи с устройствами ближнего действия и чипы безопасности LoRa+. для повышения безопасности устройств, коллективно расширяя рынок.
В будущем может появиться больше поставщиков чипов LoRa , и более крупный рынок также будет в интересах Semtech.
Подводя итог, можно видеть, что с технической точки зрения, с точки зрения цепочки поставок, отраслевой структуры или развития экосистемы LoRa по-прежнему остается технологическим вариантом, в первую очередь обусловленным поведением рынка и влиянием геополитических и экономических игр между крупными странами на LoRa. Спрос и предложение минимальны. Использование связи LoRa в проектах Интернета вещей включает в себя широкий спектр технологий и элементов, многие из которых имеют ценность, выходящую далеко за рамки самой коммуникации. В будущем отрасли следует больше сосредоточиться на создании ценных приложений и коммерческих моделей, чтобы получить преимущество в эпоху Интернета вещей.
Вот и все, чем мы сегодня поделимся. Сотрудники EBYTE стремятся каждый день лучше поддерживать развитие Интернета вещей, интеллекта и автоматизации, улучшая использование ресурсов и предоставляя больше продуктов и информации. Заинтересованные друзья могут войти к нам. Посетите официальный сайт Ebyte, чтобы узнать больше, а сотрудники службы поддержки клиентов ответят на вопросы онлайн!
Другие рекомендуемые технические решения Lora:
Подробное объяснение технологии связи беспроводного приемопередатчика LoRa
ЛоРа добилась этого! Низкая мощность и дальняя связь!
Прикладное решение Lora Technology в индустрии беспроводного считывания показаний счетчиков
Интеллектуальная система противопожарной защиты леса на основе технологии LoRa защищает природу от ущерба!