物联网是个交叉学科,涉及通信技术、传感技术、网络技术以及RFID技术、嵌入式系统技术等多项知识,但想在本科阶段深入学习这些知识的难度很大,而且部分物联网研究院从事核心技术工作的职位都要求硕士学历,“LPWAN实验室”计划从收集、整理、翻译实用的物联网有关的知识着手,帮助各高校物联网专业学生利用这个实验室学习平台找准专业方向、夯实基础,同时增强实践与应用能力。虽然现在面临大学生毕业就业难的情况,但实际各行各业却急需物联网领域相关专业的人才,从目前情况来看,环保、安防、智能交通、农业、医疗推广的可能性最大,这也是成为高校热门专业的一个重要原因。从工信部以及各级政府所颁布的规划来看,物联网在未来十年之内必然会迎来其发展的高峰期。而物联网技术人才也势必将会“迎娶”属于它的一个美好时代。

LoRaWAN温湿度传感器套件安装很简单?三步就能学会?
来源:瑞科慧联科技有限公司   在上一篇文章中,我跟大家分享了如何选LoRaWAN温湿度传感器,才能兼顾性能和部署?同时也告知了大家RAK温湿度套件的强实用性和简单部署特点。今天我们就一起来看看RAK LoRaWAN温湿度传感器的部署操作到底有多简单,连没有技术基础的小白都能快速上手? 在文本当中,我会用“LoRa传感器监测环境温湿度的变化,实现远程信息监测与设备管理的项目”为实际案例,详细讲解如何部署RAK RAK LoRaWAN温湿度传感器。 温湿度监测套件 正如我前文所说的,要将LoRaWAN温湿度传感器进行实际应用,一般需要一个网关、并借助一个PC进行显示。就可以了。本文中,我使用的是Windows PC。大家一定要注意,要保持网关与传感器所属频段相同,本问中频率均为CN470。接下来第一步就是将网关连接到服务器上。 一、将网关连接到服务器 本文主要是介绍如何将标准版网关添加到腾讯云物联网开发平台上。在这里我不再讲解如何将网关连接到网络了,如果你们不了解,可以参考RAK官网的相关资料。 · 操作步骤 1、登录腾讯云物联网开发平台,选择“公共实例”或已经购买的“标准企业实例”。 2、进入项目列表,单击“新建项目”。 项目名称:根据实际业务输入便于识别的项目名称。 项目描述:输入项目的备注信息。 新建项目 3、单击“保存”,项目创建成功。 4、单击创建的项目进入产品开发中心,单击“新建产品”,定义你的产品。 5、根据页面提示填写产品基本信息,然后单击“保存”。  新建产品 产品名称:根据需要自定义名称 产品类型:选择“用户自定义” 设备类型:选择“设备” 认证方式:选择“密钥认证” 通信方式:选择“LoRaWAN” 描述:根据需要选填,输入产品的描述信息 · 添加网关 1、登录腾讯云物联网开发平台,单击已创建好的项目。 2、进入项目列表页,选择左侧菜单“网络管理> LoRaWAN 网关管理”,单击“添加网关”。 添加网关 3、在新建网关页面,填写网关基本信息。 配置参数 4、网关新建成功后,即可在网关列表页查看新增加的网关。 5、访问网关,设置网关连接到腾讯云物联网开发平台。 6、选择“LoRa Network > Network Settings”进入LoRaWAN Network Setting设置界面。 7、将“Mode”设置为“Packet Forwarder”后,单击“Switch mode”。 设置网络 8、修改Packet Forwarder Settings。需要修改的参数名称及参数值见下。修改完成后单击“Save 和Apply”。 […] Read more.
利用LoRaWAN®技术造福人类
疫情期间,为减轻新冠肺炎最不利的影响而推行了居家文化,从而减少了交通拥堵,城市空气质量也得到了改善。美国国家经济研究局的一份报告显示,由于美国城市无车上路而减少了空气污染,使全国哮喘、肺病和心脏病等空气质量相关疾病下降了约25%。 但是没有什么好沾沾自喜的, 随着后疫情时代的来临,各城市恢复开放,拥堵正在卷土重来。伴随而来的是,有害尾气(包括直径小于等于2.5μm的致命大气颗粒物 (PM))的不断排出。这种“PM2.5”污染会深入肺部,被认为是对健康危害最大的污染物。 贫困人口受全球问题或不良空气质量的影响最大。例如,印度孟买由于车辆维护不善,交通拥堵严重,空气质量之差往往令人震惊。据《印度时报》报道,孟买在全球859个城市中污染程度排名第63位,是第四大污染最严重的“特大城市”。据该报报道,按照联合国 (UN) 每天生活费低于1.90美元的贫困线定义,这座城市是一个有20%人口生活在贫困线以下的大都市。 迅速成熟的物联网 (IoT) 为发达国家和发展中国家的不良空气质量提供了长期解决方案。通过广泛部署借助LoRaWAN®等低功耗无线局域网 (LPWAN) 以无线方式连接到物联网 (IoT) 的商用空气质量传感器,有望生成细粒度数据以帮助城市规划人员应对大气污染挑战。 采取行动保护弱势群体 孟买并不是一个特例。联合国表示,在全球范围内,有超过10亿城市居民生活在贫民窟中,他们经受着不良空气质量的严重影响。据世界卫生组织 (WHO) 数据显示,空气污染是导致非传染性疾病的主要原因,大约24%的成人死于心脏病,25%死于中风,43%死于慢性阻塞性肺疾病,29%死于肺癌。 联合国意识到,我们需要采取紧急行动来改善这一高危人群的生活质量和安全问题。2015年,联合国成员国通过了《2030年可持续发展议程》。《议程》由17个可持续发展目标 (SDG) 组成,其中一个目标就是建设安全、有抵御灾害能力的可持续城市, 并承诺改善空气质量。 物联网技术提供商将全力支持此联合国议程。这其中就包括LoRa联盟,这是一个开放的非营利性协会,其成员密切合作以推动LoRaWAN协议的成功。联盟成员以“LoRaWAN for Good”为前提,正在积极制定多项缓解空气污染的举措。 物联网将低成本小型无线传感器通过LoRaWAN连接到云端,以快速生成、整理和分析传感器数据,让城市规划人员能够利用大数据来改善空气污染控制措施。这些系统包括以下元素: · 无线空气质量传感器,用于实时监测和报告污染水平 · LoRaWAN连接,将数据从短程无线传感器网络传输到云端 · 云服务器,能够分析来自数万个无线传感器的连续数据流 · 预测算法,用于建议为防止空气污染达到危险水平而需要采取的措施   无线空气质量传感器可以“调整”为重点检测废气中普遍存在的二氧化氮 (NO2) 和一氧化碳 (CO),从而让用户了解车辆造成的空气污染整体情况。由于这些PM2.5传感器和气体传感器价格便宜并且不引人注目,因此它们可以广泛部署在整个城市以监测空气污染。 支持LoRaWAN的终端设备被整合到这些无线空气质量传感器网络中,进而再连接到LoRaWAN网关网络。借助于电池续航可达十年的电池供电终端设备,这类网络可以在城市地区实现5km的传输距离,在农村空旷环境下可达到15km。因此,LoRaWAN可以提供一个主干网,在城市任何区域快速、廉价地部署无线传感器网络。 可靠基础设施的重要性 为确保长期的可靠性,LoRaWAN必须使用工业级设备构建。因此,网关成为了通信链条中的关键环节,而且市面上已经有了许多经过验证的工业化选项。Advantech的WISE-6610工业级LoRaWAN网关就是一个例子,它确保了为工业环境提供可靠的LoRaWAN连接。Advantech网关支持私有和公共LoRaWAN网络,并支持MQTT协议,这是一个轻量级网络协议,构成了互联网协议 (IP) 套件的 一部分。 WISE-6610网关的硬件和软件灵活性支持边缘计算系统,其冗余增强功能可防止连接丢失。此外,为安全通信而创建的VPN隧道以及可以本地加密和转换LoRaWAN数据的网络服务器能够支持高级别的安全性。其他特性包括868至915MHz频率范围、9至36VDC电源输入范围、DIN导轨或壁式安装以及IP30外壳防护等级。 数据由LoRaWAN网关发送到云端后,就可以对其进行整理和分析,让我们近乎实时地详细了解城市空气污染变化情况。随着历史数据库规模的不断扩大,可以借助于算法通过引用过去的事件来准确预测未来将如何发展,从而使相关机构能够在需要时采取预防措施。有了这些信息,相关人员就可以采取一些必要措施并进行主动干预,比如管制交通流量、暂时降低环保车辆的道路通行费,以及通过蜂窝网络或互联网迅速建议公民避开可能很快变得危险的区域。 迈向可持续发展目标 柴油和汽油车在城市中随处可见,因此尾气排放的PM2.5对人类健康是一种潜在的危害。一线城市正面临着呼吸系统疾病导致的生产力下降和卫生系统负荷增加,因此开始转向借助于物联网和LoRaWAN来解决传统监测系统的弱点。无线传感器网络近乎实时地连续生成准确的数据流,使规划者能够做出明智的决定,例如在条件特别恶劣的时候进行交通管制以减少污染。 随着由全市LoRaWAN基础设施支持的下一代无线传感器网络的推出,我们正大步迈向联合国提出的第十一个可持续发展目标,即建设安全、有抵御灾害能力的可持续城市。此外,这也是如何充分利用LoRa技术的完美实例。 要点 · 汽车尾气排放的空气悬浮颗粒物损害着所有城市居民的健康,对低收入人群的影响尤为严重。 · 这是因为现有污染控制措施不够健全,收效甚微。 · […] Read more.
如何选一款易上手、可高效部署的lorawan网关?
来源:瑞科慧联科技有限公司 跟大家介绍过了LoRaWAN网关是什么、LoRaWAN的网关构成,以及LoRaWAN网关的工作原理等内容。了解完这些理论知识后,今天来教教大家如何正确地去选择一款LoRaWAN网关? 一般来说,要选择一款LoRaWAN网关最需要考虑的有2个点。一该款网关的功能特性是否符合你的需求,二这款产品的部署场景主要有哪些、如何运用。 本文以RAK系列的LoRaWAN网关为例,从功耗、频道数量、天线、范围等各个方面分析,让大家能够快速地选择出正确、且适合自己的网关。比如:适用于室内与室外或者是适用于个人开发和与商业。 一、选择网关时考虑的主要功能 对于一款LoRaWAN网关来说,有很多都会影响其使用的效果。本文列出的主要是大众认为比较重要且适合更多部署场景的。 功耗 我们都知道物联网(特别是LoRaWAN)的目的就是要最大限度地降低功耗。一般来说,LoRaWAN 的优点就能够让LoRaWAN网关以低功耗的状态在复杂的场景中工作。通常整个网络中不仅终端节点由电池/太阳能供电,网关也由电池/太阳能供电,然后部署在没有电源的偏远地区,从而实现低功耗运行。当然,这并不意味着网关都是低功耗的。 RAK的网关功耗因型号和功能存在差异,但都保持在6W 峰值功耗限制内。市面上还有些网关的额定功率高达 15W,因此,低于 10W 的功率值就被认为是衡量良好性能的标准。 商业网关系列 – 6W 峰值 树莓派网关系列 – 5W 峰值 集中器模块 集中器是网关的射频前端。它允许你同时处理传入LoRa 帧、解调和信号处理等。简而言之,它是网关的射频核心。 由于 Semtech 是唯一的数字基带处理器制造商,因此与给定平台不兼容的处理器是获取不到的。目前,有4种型号可供用户选择。 SX1308: 这是最低层型号。它具有最小的灵敏度和最大的输出功率。它仍然可以像其他集中器一样同时处理 8 个通道,并支持 SF7 到 SF12 SX1301: 设计为高于SX1308的型号,具有更高的灵敏度和最大的输出功率。它的目的是为户外网关提供更远的覆盖范围,这是迄今为止使用最多的型号 SX1302: 此型号是 SX1301 的后续版本。它提供更低的电流消耗,简化了集中器的散热设计,从而降低了成本。此外,因为它在SF5至SF12运行,它可以处理更多的数据量。它还增加了一些其他功能,如增加时钟稳定性和专用的精确计时功能。目前它开始主导市场,并用于目前生产的网关中。 SX1303: 此型号具有 SX1302 的所有改进功能,提供更低的电流消耗和散热。但它也引入了另一个附加功能。例如,利用Semtech芯片的集中器模块提高时钟稳定性和专用精确计时功能(TDOA)。 由上可得知,SX1302是未来网关的最佳选择。目前RAK无论是商业网关还是开发者网关,都使用了SX1302,它已成为最受追捧的解决方案。 RAK提供以下产品,主要都是基于 SX 芯片和外形: 频道数量 一般来说,频道有两个类别: 单通道网关 由于单通道只能接收 1 个频率通道,这严重限制了其节点容量。所以,RAK不提供此类设备。 […] Read more.
《LoRa物联网通信技术》,一部物联网专著现已震撼上市
来源: OFweek物联网 近年来,我们所处的信息社会正在从互联网时代向物联网时代发展,物联网将信息网络连接和服务的对象从人扩展到物,从而实现了“万物互联”。物联网作为全球新一轮科技革命与产业变革的重要驱动力,正促进5G、云计算、大数据、人工智能和边缘计算等新一代信息技术向各领域渗透,为社会和经济发展带来数字化和智能化变革。同时,各种物联网技术层出不穷,除了在相应的应用场景中能否全面地给用户带来价值,是否让用户能够充分了解该技术的特点也成为了其市场发展的关键。 LoRa作为一种成熟、稳定的物联网技术,其发展势头非常迅猛,已形成庞大的生态系统,其产业链包括了终端硬件厂商、芯片厂商、模块网关厂商、软件厂商、系统集成商、网络运营商等。此外,LoRa凭借功耗低、传输距离远、穿透性强、组网灵活、易部署等技术特点,以及“自组、安全、可控”的特性,在疫情防控和医疗大健康、智慧农业和畜牧管理、智能建筑、智慧园区、智能表计与能源管理、智慧城市、智能物流和智能制造等诸多领域得到了广泛的采用。 尽管LoRa在国内外有着广泛的应用,但仍有大量的物联网从业者、应用客户、高校师生以及媒体等对LoRa没有全面而系统的认识,大家在采用LoRa来构建物联网网络时,提出了很多并不复杂却又很相似的问题。而且长期以来,国内没有一本完整介绍LoRa技术的专业书籍,为填补这一空白,Semtech中国区市场战略总监甘泉用时一年多编写了《LoRa物联网通信技术》,该书经由清华大学出版社出版,近日在全国正式发行。 在新书发布会上,甘泉表示:“在LoRa技术的推广应用中,我发现有大量的LoRa从业者会遇到技术及应用难题,而且许多客户对LoRa市场存在错误理解,我觉得应该有一本LoRa专著,来介绍与LoRa物联网通信技术相关的全部内容。经过一年多的筹备,《LoRa物联网通信技术》终于和大家见面了。 现在无论是物联网从业者,还是电子信息工程、通信工程、物联网相关专业的本科生和研究生,以及物联网技术爱好者,都可以借助这本书随时解决实际工作和学习中遇到的技术和应用困难,还可以从市场和生态等多个维度真正了解LoRa。” 《LoRa物联网通信技术》是一本关于LoRa的百科全书,也是业内首部LoRa专著,同时也可以用作了解物联网技术和应用的教材。从内容上看,该书从技术和应用的视角,以LoRa的核心技术优势为线索,覆盖了LoRa应用相关的背景知识、扩频核心技术、空口协议、核心芯片、网络系统、标准及规范、生态市场应用、计算和案例详解等内容。在形式上,该书每一章节都有配套详细视频讲解,通过扫描章节页面上的二维码进入,共有61个微课视频,每个视频约20分钟,总计1000多分钟。读者可结合该书和视频,使学习效果事半功倍。 《LoRa物联网通信技术》从用户的角度出发,由浅入深、循序渐进地讲解LoRa技术。该书集规范性、专业性、系统性与可操作性为一体,文体新颖、图文并茂、语言生动活泼再加之详细视频讲解,是物联网从业人员的必备工具书。作为一部专为物联网从业人员推出的LoRa工具书,《LoRa物联网通信技术》在很大程度上解决了行业的技术支持问题,而且统一了整个行业的各种命名规范和专业术语。通过阅读这本书,读者将对LoRa的发展背景、调制技术、产业链、生态系统、具体应用、市场策略等有更加清晰的认识,从而在开发应用和学习物联网技术时,可快速解决技术和应用方面的问题。 作为第一本全面介绍LoRa技术的书籍,《LoRa物联网通信技术》受到了业界的广泛关注,也得到LoRa技术发明人Olivier Seller、复旦大学信息科学与工程学院院长郑立荣、LoRa联盟亚太区域副主席于小博、中国信息通信研究院赵小飞等多位行业领袖和专家的联袂推荐。目前,该书已在京东等多家网上书店上架。 物联网作为新一代信息技术的代表,其应用场景十分广阔;而LoRa作为物联网市场中的一种事实标准,具有功耗低、传输距离远、穿透性强、组网灵活、易部署等特性,并与物联网碎片化、低成本、大连接的需求十分契合,未来LoRa将继续发挥其“自组、安全、可控”的应用优势,为人们的工作和生活方式带来更多便利,同时助力企业和社会提高效益和降低消耗。 目前,《LoRa物联网通信技术》一书已发售,读者可在京东和当当网站购买。 Read more.
送给物联网从业者的礼物:首部LoRa专著震撼上市!
在万物互联时代,如果说人工智能将织就一张无形的网,那么物联网就是在创造一个触手可及的新世界。物联网承载着人们很多期许,也掀起了很大的热度。其中,LoRa作为低功耗广域网(LPWAN)的一种长距离通信技术,近些年受到了越来越多的关注。 为了让大家更深入地了解这项技术,近日由Semtech中国区市场战略总监甘泉编写的《LoRa物联网通信技术》一书正式出版发行,与此同时Semtech也邀请媒体揭秘编写书籍背后的故事。 首部LoRa专著问世 提到LoRa,或许很多人还不太了解,下面先给大家科普一下什么是LoRa? LoRa是LPWAN通信技术中的一种,是美国Semtech公司创建的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案,其最大的特点就是在同样的功耗条件下,比其他无线方式传播的距离更远,实现了低功耗和远距离的统一。 据了解,本书作者甘泉具有十多年物联网和芯片技术经验,工作于LoRa的创始公司Semtech。甘泉在Semtech公司既负责LoRa在中国的应用推广,又负责管理中国区的LoRa技术支持团队,所以对LoRa的市场和技术都有深入研究。而此次发布的新书,则是一本关于LoRa的百科全书,内容涉及LoRa的历史背景、核心技术、芯片产品、行业标准及规范、产业链生态、工程计算,以及案例详解。 在新书发布会上,甘泉激动地说:“经过了一年多的筹备,《LoRa物联网通信技术》这本书终于和大家见面了。现在广大物联网从业者,电子信息工程、通信工程、物联网相关专业的本科生和研究生,以及物联网技术爱好者,都可以借助这本书随时解决实际工作和学习中遇到的技术和应用难点,从市场和生态等多个维度真正了解LoRa。” 在谈及写书的初衷时,甘泉表示:“当我发现大量的LoRa从业者遇到技术问题以及应用困难时,我觉得有必要写一本关于LoRa的书,全方位地解释LoRa技术的细节和特点;当我看到许多客户对LoRa市场的理解存在错误时,我觉得应该从市场、生态的角度让大家了解LoRa的方向和目标是什么。” 近几年,得益于物联网技术的发展,尽管LoRa已经从一个小范围使用的小无线技术成长为物联网领域无人不晓的事实标准,但国内至今都没有一本全面介绍LoRa技术的书籍,甚至许多读者认为LoRa技术有着神秘色彩。LoRa的物理层调制技术,市场上完全没有相关资料,这也是LoRa技术神秘的原因。 在此背景下,作为第一本全面介绍LoRa技术的书籍,《LoRa物联网通信技术》受到了业界的广泛关注,得到了LoRa技术发明人Olivier Seller、复旦大学信息科学与工程学院院长郑立荣、LoRa联盟亚太区副主席于小博、中国信息通信研究院赵小飞等多位行业领袖的联袂推荐。 六大特色诠释LoRa技术 LoRa技术具有物联网的DNA,如同物联网的触角,延伸至各类物品及传感设备,促进智能应用。从内容来看,此次发布的新书是业内全面介绍LoRa物联网通信技术的书籍,主要具有以下六个特点: 1、LoRa调制核心技术揭秘 由于LoRa技术为Semtech公司的独家技术,因此,重要的相关资料在市场上完全没有。而本书详细讲解了LoRa调制技术和扩频技术,将LoRa技术的核心部分展示出来,帮助读者揭开LoRa的神秘面纱。 本书通过先讲解常见调制技术和扩频技术,再讲到LoRa调制和扩频技术的方式,让读者了解LoRa技术的根本原理。书中有实际的LoRa数据发送案例,可以让读者了解到一个数据如何从LoRa的发射机中编码调制发送。 2、深入浅出,核心参数计算 本书详细介绍了LoRa技术的特点和核心参数,并通过参数对比的方式,让读者了解到LoRa与其他物联网通信技术的差别。书中有大量针对LoRa核心参数的计算,例如关于信噪比和灵敏度的计算,扩频因子、宽带、通信频率的关系,LoRa的极限灵敏度相关参数等。此外,书中还有大量的计算案例,供读者学习。 3、产业链及生态全方位介绍 本书详细描述了LoRa生态中所有产业链组成部分,以及产业链企业的分工、现状和发展趋势,并针对国内生态链企业进行详细描述;同时,还介绍了行业中不同角色的优秀企业及其产品和应用案例。 4、紧扣实践、LoRa应用工程问题 本书针对LoRa应用中常见的传输距离、信道容量、定位、功耗等实际工程问题展开讨论,并通过从理论到实践的分析,给出了不同问题的计算方法和优化方案。 同样,针对上述问题,书中都给出了应用例题,读者可以借鉴应用例题解答思路,解决自己工作中遇到的实际问题。 5、实际应用案例解析 本书给出了常见LoRa应用的十几个案例,包括最前沿的LoRa消费类应用。读者可以通过学习应用案例来构建自己的LoRa项目规划,并可根据LoRa的多个创新应用,利用书中的LoRa技术知识,开阔新的应用领域。 6、行业与市场方向指引 本书给出了LoRa领域最新的市场策略和市场动向,市场上尚未公开的多个LoRa扩展标准协议也将提前与读者见面,尤其是LoRa联盟和生态针对中国市场的发展和策略,以及应用的新的重点方向都在书中告知。 此外,本书还介绍了LoRa技术的发展方向,以及下一代LoRa芯片的技术特点和应用方向,此信息对于LoRa产业链公司的发展方向有重要的指导作用。 总之,通过阅读这本书,读者将对LoRa的发展背景、调制技术、产业链、生态系统、具体应用、市场策略等有更加清晰的认识,从而在开发应用和学习物联网技术时,可快速解决技术和应用方面的问题。 藏在书中的“黄金屋” 事实上,本书的面世经历了大量的求证和帮助。根据甘泉的介绍,除了自身查阅了大量资料,还受到了大量技术专家的资料和技术支持。记者注意到书籍中引用大量公式引证各种结论,不仅工作量庞大,也保证了内容的权威性。 “Semtech已与一些大学取得联系并合作,未来本书将会步入大学课堂”,甘泉告诉记者,本书不仅将成为行业内一本权威且全面的教材,也将为Semtech后续产学研的展开提供帮助。本书经由清华大学出版社出版,该出版社旗下大量图书也被应用于高等学校教育之中。 据悉,Semtech目前已展开多项大学计划,后续也将会依托本书延伸各项计划。值得一提的是,未来本书将会翻译成多个版本,帮助不同语言国家对于LoRa技术的深入了解和学习。 另外,本书还配有61个微课视频,每个视频约20分钟,书中每一章节都有对应视频讲解。读者可结合书和视频,学习效果事半功倍。 此前,Semtech曾宣布已经在欧洲和中国授权了两家芯片技术合作伙伴来生产LoRa芯片产品,未来LoRa芯片供应将是多元化的。依托低功率、长距离、经济实惠、简单高效的特性LoRa也将继续扩张市场。 “自组、安全、可控”,在LoRa优势愈发被认可的前景之下,本书也将会跟随产业进步不断修订,为行业提供最全方位的知识。 作者:蔡璐、付斌 来源:21ic电子网 Read more.
入侵报警特定环境应用系统拓扑图(一)
来源:VOAN达斯 一、银行一键报警应用系统 二、船舶超高检测预警应用系统 三、便携式激光对射LORA无线传输应用系统 四、站台越线检测报警应用系统 Read more.
用LoRa“救命”:长距离、低功耗的无线传输魔力在哪里?
来源:爱奇新星(北京)信息科技有限公司 LoRa作为一种低功率、长距离、经济实惠、简单高效的无线数字通信技术被人所熟知,被广泛用于全球智能抄表应用和军事空间通信领域。 在物联网急速发展的现今,LoRa也逐渐成为长距离无线射频通信的首选。LoRa技术的应用已扩展到更多的垂直市场中,包括智能公用事业、智能供应链和物流、智能家居和楼宇、智慧农业、智慧健康和医疗、智能工业控制、智慧社区和智能环境 射频技术赋能万物可跟踪和管理的特性,而好的通信技术还能“救命”。据了解,自2017年开始,Everynet已连续四年都利用LoRaWAN技术来监测和确保参加意大利Tor des Géants超级马拉松赛的运动员们的安全,并且拥有多个实际的营救案例。 LoRa是怎么成为超级马拉松的“御用”解决方案的?Semtech市场战略总监甘泉为记者解答了相关问题。 LoRa是什么? LoRa究竟是什么?甘泉为记者介绍,LoRa 是一个物理层的无线数字通信调制技术,称为扩频连续调频调制技术(Chirp Modulation)。常见的无线数字通信调制技术为FSK、ASK、PSK三种,运营商的NB-IoT、4G、5G 以及 Wi-Fi、蓝牙等几乎所有常见数字无线通信技术的物理层都是采用 FSK、ASK、PSK 这三种调制技术进行通信的。 LoRa 只是一个物理层的调制技术,现在市面上的所有 LoRa 芯片,也只是完成简单的物理层工作。而市场上 Wi-Fi、2G、3G、NB-IoT 等其他芯片,都是带有自身协议栈的。 值得注意的是,LoRa是一种扩频调制技术,能够很好地平衡速率和灵敏度。其灵敏度更接近香农极限定理,打破了传统FSK窄带系统的实施极限。 LoRa的优势多多,是一种迅速增长的无线射频技术,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长。LoRa 联盟现有约 500 个会员,其中许多来自中国,例如阿里巴巴和腾讯。 LoRa的优势不容小觑 根据甘泉的介绍,LoRa的具体优势包括: 1、远距离:由于LoRa采用了扩频技术,且敏度更接近香农极限定理,降低了信噪比要求,传播距离更长,即使是50Km也没有问题。 LoRa能够依靠扩频获取处理增益,不依赖于窄带、重传,不依赖编码冗余,效率高。另外,LoRa上下行可使用下同的带宽和速率,网关和节点灵敏度均可达到-140dBm(300bps),下行不依靠基站的大功率,既适合于免授权的ISM频段,也适合于授权频段。 2、抗干扰能力:在所有的物联网通信技术中,LoRa技术可在噪声下20dB解调,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。 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。 3、低功耗:实际上,功耗一直以来是无线通信技术最大的竞争点,这是因为大多数远距离接入场景大多都需要电池供电,电池的寿命直接影响了用户体验。 根据介绍,LoRaWan在睡眠状态电流甚至低于1μA,发射17dBm信号时电流仅为45mA,接受信号时电流仅为5mA。 通过对比NB-IoT,LoRa拥有更简化的结构。而在运动手环应用上,LoRa可以工作超过2周时长。 4、易于部署:根据介绍,LoRa不仅能够根据应用需要规划和部署网络,还能根据现场环境,针对终端位置合理部署基站。LoRa的网络扩展十分简单,也可根据节点规模的变化随时对覆盖进行增强或扩展。LoRa拥有从物理层、网络层到应用层的三重安全性,因此满足各种数据私密性要求。 特别需要强调的是,LoRa还拥有很高的投资回报,这是因为其本身的长寿命、低功耗和低成本 LoRa的优势适用于室外超级马拉松应用 根据介绍,Everynet开发的基于LoRaWAN标准的应用程序,可在数百公里内实时追踪大约900名参赛者,为赛事工作人员提供准确的数据,以防止参赛者受伤和迷路。 需要强调的是,从2017年开始,Everynet已连续四年都利用LoRaWAN技术来监测和确保参加Tor des Géants超级马拉松赛的运动员们的安全。Tor des Géants超级马拉松赛是世界上最具挑战性的赛事之一,参赛者要在150个小时以内的时间里跑完330公里的路程,其中海拔高度有变化的路段超过24000米,参赛者要每天24小时在其中连续跑几天,每次间隙休息最多只有20分钟。 由于为每位参赛者都配备了一个基于LoRaWAN技术的传感器,所以即使在蜂窝网络无法接入或无法覆盖的地方,也能持续监测运动员的位置,并且能在危险情况下发送报警信号。甘泉强调,目前该方案已有成功的营救案例。 […] Read more.
LoRa技术、LoRa网络架构及其优势全解
一、什么是LoRa技术 LoRa是一种专用于远距离低功耗的无线通信技术,其调制方式相对于其他通信方式大大增加了通信距离,可广泛应用于各种场合的远距离低速率物联网无线通信领域。比如自动抄表、楼宇自动化设备、无线安防系统、工业监视与控制等。具有体积小、功耗低、传输距离远、抗干扰能力强等特点,可根据实际应用情况对天线增益进行调节。 二、LoRaWAN网络架构 LoRaWAN网络架构是一个典型的星形拓扑结构,在这个网络架构中,LoRa网关是一个透明的中继,连接终端设备和服务器。网关与服务器通过标准IP连接,而终端设备采用单跳与一个或多个网关通信,所有的节点均是双向通信。 LoRa网关和模块间以星形网方式组网,而LoRa模块间理论上可以点对点轮询的方式组网,但是点对点轮询效率要远远低于星形网。网关可以实现多通道并行接收,同时处理多路信号,这大大增加了网络容量。采用Lora也可以实现测距和定位。LPWAN的电池使用寿命较长,对于那些需要发送少量数据的传感器和应用而言是真正做到了低功耗。 Lora定位和测距 LoRa测量距离是根据传输信号的空中传输时间而不是接收信号强度RSSI值,定位则可根据多点(网关)对一点(终端)的空中传输时间差的测量。其定位精度可达5m。 LoRa的频段选择 按理论来说,可以使用150 MHz 到 1 GHz频段中的任何频率。但是Semtech的LoRa芯片并不是所有的sub-GHz的频段都可以使用,在常用频段(如433MHz,470MHz~510MHz,780MHz以及欧美常用的868MHz和915MHz都属于常用频段)以外的一些频率并不能很好的支持。 三、LoRa技术的三大优势 LoRa的优势主要体现在以下几个方面: 1、大大的改善了接收的灵敏度,降低了功耗 高达157db的链路预算使其通信距离可达15公里(与环境有关)。其接收电流仅10mA,睡眠电流200nA,这大大延迟了电池的使用寿命。 2、基于该技术的网关/集中器支持多信道多数据速率的并行处理,系统容量大 网关是节点与IP网络之间的桥梁(通过2G/3G/4G或者Ethernet)。每个网关每天可以处理500万次各节点之间的通信(假设每次发送10Bytes,网络占用率10%)。如果把网关安装在现有移动通信基站的位置,发射功率20dBm(100mW),那么在建筑密集的城市环境可以覆盖2公里左右,而在密度较低的郊区,覆盖范围可达10公里。 3、基于终端和集中器/网关的系统可以支持测距和定位。 LoRa对距离的测量是基于信号的空中传输时间而非传统的RSSI(Received Signal Sterngth Ind-ication),而定位则基于多点(网关)对一点(节点)的空中传输时间差的测量。其定位精度可达5m(假设10km的范围)。 这些关键特征使得 LoRa技术非常适用于要求功耗低、距离远、大量连接以及定位跟踪等的物联网应用,如智能抄表、智能停车、车辆追踪、宠物跟踪、智慧农业、智慧工业、智慧城市、智慧社区等等应用和领域。 Read more.
物联网的人对人通信:用LoRa DIY一部双向呼叫器
━━━━ 如今,我们有很多方式来实现无线数据传输,Wi-Fi、蓝牙、Zigbee和蜂窝连接是比较常见的几种方式。不过还有一种较新的协议受到了越来越多的欢迎。LoRa能够在中等距离范围内提供低功率、低带宽通信,通信距离为2到15公里之间,具体取决于环境的复杂程度。 LoRa是为迅速发展的物联网而建立的,它使用扩频传输方式,将远程传感器和嵌入式设备与中心节点相连接。数据速率一般为0.3到27千比特/秒(kb/s),最高可达50 kb/s,传输距离越长,数据速率越低。 最初的LoRa主要用于机器间通信,后来,功率需求非常低的特点受到了其他应用发明者的喜爱。同某些人总想尝试新的硬件技术一样,我也在思考LoRa是否也能用于人与人之间的通信。其数据速率太低,无法实现语音通话,但能否在更古老的设备中发挥作用呢?我能不能制作一个LoRa双向呼叫器?虽然我是一名专注于天线分析的硬件工程师,但我对设计射频电路并不熟悉。所以我的第一步是购买2个安信可Ra-02 LoRa模块和2个基于ATmega328的微控制器,找出了我的电路实验板并进行了概念验证设计。不久,我就可以来回发送字母数字的字符串了,结果显示在一块84×48像素、原本用于诺基亚手机的液晶显示屏上。 当然,我们不能用电路实验板来进行现场试验,所以我设计了一个印刷电路板的原型,复制实验板的设计,还带有电池和一些控制按钮。测试时正值德国冬季,天太冷,我和伙伴不愿意在户外跑太远,但我们验证了能够在相距1公里外进行通信。寒冷的天气也带来了意想不到的问题:其中一个呼叫器由镍氢电池供电,另一个呼叫器由锂离子电池供电;镍氢电池能够很好地适应低温环境,但锂离子电池在低温环境中出现了电压下降,导致微控制器重启。 接下来,我要进行更精密的设计。更换屏幕的改进最明显,我把屏幕升级成为了一块128×64像素的液晶显示屏。此外,我还升级了微控制器。我需要更大的计算能力,但又要兼容Arduino的生态系统。所以我采用了很多“post-AVR”Arduino微控制器中都使用的SAMD21 Cortex M0。 我还将安信可模块换成了更易买到的RFM95W收发器。最终的设计还包括了一个用于静音振动的呼叫器马达、一个3路导航按键和一个SD卡适配器。这个第二代印刷电路板的许多精调工作都是为了确保收发器与天线的连线具有最优的50欧姆阻抗,幸好我有天线分析方面的经验。传输线在印刷电路板的另一侧使用了接地层,因此通过印刷电路板的厚度计算后得知,我的连线需要达到1毫米宽。我还调整了连接天线座和收发器模块的接地层,尽量获得最佳高频特性。 此外,印刷电路板的阻焊层我选择了时髦的黑色,这带来了一个意想不到的结果。用来焊接表面贴装组件的回焊炉用的是红外线加热器,我首次尝试在电路板焊接元件时,黑色的阻焊层比我常用的绿色印刷电路板加热要快得多。结果是产生了过热焊点的金黄色污点,我成了时尚的牺牲品。 在调整并正确组装了全部元件之后,我开始进行测试,并发现开关按钮控制器有一个问题:按下电源开关后,稳压电源开始为SAMD21微控制器提供3.3伏的电压。出于安全考虑,如果控制器没有在2秒之内收到处理器启动的确认信息,那么它就会切断电源,但是SAMD21需要2.5秒才能响应。仔细查看控制器的数据手册后,我找到了最终的解决方案。我在数据手册中发现了另一款可等待10秒的控制器。收到新的开关控制器后,我立刻用热风枪安装好了新的组件。 测试中又出现了另一个小故障:我连接到板载实时时钟的数据线颠倒了。添加实时时钟是为了记录当地时间,该实时时钟通过一个I2C连接装置与SAMD21连接。解决这个问题后,我制作的呼叫器完成了,我把它命名为“LoRaNicator”。 我对硬件设计比对编码更感兴趣,因此这个系统软件非常基础,仅限于用户之间交换文本信息。我希望其他人可以将LoRaNicator作为一个开放平台,利用这种基础架构简单的低功率通信方式创造出更复杂的应用。另外,为了使LoRaNicator硬件扩展更加简便,我想尝试增加一组外部引脚,用于连接GPS或其他传感器等I2C设备。 作者:Aleksej Lazarev Read more.
LoRa Q & A
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长。LoRa联盟现有约500个会员,其中许多来自中国,例如阿里巴巴和腾讯。 以下是本问答文档中讨论的LoRa在中国的关键要点: LoRa符合中国工信部公告52号的所有要求: √   限在建筑楼宇、住宅小区及村庄等小范围内组网应用; √   任意时刻限单个信道发射; √   民用计量设备应具有防干扰功能; √   避免干扰当地的广播电台和电视台; √   符合发射功率限值和发射功率频谱密度限值; √   单次发射持续时间不超过1秒; √   占用带宽不大于500kHz。 LoRa很安全 物理层的安全性: LoRa CSS技术可以在噪声以下20dB进行解调,普通设备很难检测和干扰LoRa信号。 网络层的安全性: 在本地收集,处理和存储数据。数据受网络所有者的完全控制,不会离开私有的网络。 应用层的安全性: 根据应用层的要求进行加密。应用层安全管理可以与网络层配合以实现应用层的整体安全性。对于使用LoRaWAN协议的中国客户,LoRaWAN协议通过在网络层和应用层进行加密,提供了强大的端到端安全性。 我们鼓励中国开发LoRa产品的厂商遵守当地安全法规并实施安全方案来满足客户的需求。 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。 LoRa芯片的制造、组装和代理分销是在亚洲地区进行的。 此外,Semtech (International) AG已将其LoRa技术的某些制造权授权给了欧洲和亚洲的某些半导体公司,从而实现了LoRa芯片供应的多元化。 问题1:LoRa是什么? LoRa是一个物理层的无线数字通信调制技术,称为扩频连续调频调制技术( Chirp Modulation )。常见的无线数字通信调制技术为FSK、ASK、PSK三种,运营商的NB-IoT、4G、5G以及Wi-Fi、蓝牙等几乎所有常见数字无线通信技术的物理层都是采用FSK、ASK、PSK这三种调制技术进行通信的。 LoRa只是一个物理层的调制技术,现在市面上的所有LoRa芯片,也只是完成简单的物理层工作。而市场上Wi-Fi、2G、3G、NB-IoT等其他芯片,都是带有自身协议栈的,为图1 OSI模型中的网络层+数据链路层+物理层。 图1 OSI网络分层示意图 问题2:LoRa的组网方式是什么? LoRa只是物理层的一种调制技术,其组网方式可以根据不同的应用和需求而选择不同。实际应用中常见有:点对点、星状、树状、网状、Mesh等多种组网形式。 如图2所示,LoRa生态在国外主要是运营商使用的LPWAN技术LoRaWAN,而国内LoRa的主要应用为私有网和专有网,被称之为“长Wi-Fi”,使用方式和Wi-Fi完全相同。对比Wi-Fi,LoRa具有工作距离远、功耗低、传输速率低等特点。 LoRa的网络具有灵活性和便利性:按需部署,根据应用需要,规划和部署网络;根据现场环境,针对终端位置,合理部署网关和终端设备。网络的扩展十分简单,根据节点规模的变化,随时对覆盖进行增强或扩展。 同时LoRa可以独立组网:个人、企业或机构均可部署私有/专有网、企业网或行业网 (免License 频段)。大多数物联网应用都是区域性的,小规模网络即可解决问题。区域性的局域网络是公网有效且必要的补充。 图2 […] Read more.
LoRaWAN技术应用有哪些好处
物联网连接环境除了智能家庭联网和办公空间场景之外,许多物联网设备连接通信将是在远程环境下进行的,新环境下由于M2M传输覆盖范围限制这将导致无法访问以及需要进行电源连接,有鉴于此,广泛采用LPWA解决方案——LoRAWAN™和3GPP(LTE Cat M1和Cat NB1)的开放标准将专门针对这些物联网连接过程中遇到的障碍提供最优的解决方案支持。   物联网连接环境除了智能家庭联网和办公空间场景之外,许多物联网设备连接通信将是在远程环境下进行的,新环境下由于M2M传输覆盖范围限制这将导致无法访问以及需要进行电源连接,有鉴于此,广泛采用LPWA解决方案——LoRAWAN™和3GPP(LTE Cat M1和Cat NB1)的开放标准将专门针对这些物联网连接过程中遇到的障碍提供最优的解决方案支持。 LoRa™和LoRaWAN™释义 LoRaWAN™是一种流行且广泛部署的LPWA通信标准,在ISM(工业,科学,医疗)频段使用未经许可的无线电频谱,频率约为900MHz或430Mhz(世界各地的精确频率各不相同)。使用未经许可的频谱意味着公司可以轻松推出网络,并为企业提供专用网络。LoRaWAN定义了网络的通信协议和系统架构,而LoRa?则描述了无线电层。LoRa使用Chirp Spread Spectrum(CSS)调制,既节能又提供比传统替代品更长的范围。由于其范围和干扰的稳健性,CSS已经在军事和空间通信中使用了数十年,但是LoRa是第一个可用于商业用途的低成本实现。 LoRa网络具有星形布局,其中数百或数千个设备与连接到核心网络的网关以及最终的互联网进行双向通信。来自单个传感器或设备的信号由范围内的所有网关接收,这提高了可靠性并开辟了定位服务的可能性。该网络使用复杂的“自适应数据速率”算法来微调每个设备和网关之间的通信,以最小化功耗并最大化可靠性。 选择LoRaWAN有哪些好处 覆盖范围借助CSS和ADR,设备可以在开放区域与最远15公里范围的网关进行通信,在城市中可以与长达5公里的网关进行通信,这意味着单个网关可以覆盖700平方公里周围的所有设备。覆盖范围还延伸到室内,到达地下室或街道以下的服务管道。 1、低功耗与使用寿命 低功耗和低峰值电流需求,LoRaWAN数据传输和接收需要低电流(低于50 mA),大大降低了设备的功耗,一次充电可以使设备长达十年的使用寿命,大大降低了支持和维护成本。 2、节省成本 广泛的覆盖范围和相对较低的网关成本显着降低了LoRaWAN网络部署的成本。对于设备,通信模块的价格在10美元范围内,未经许可的频谱意味着连接的成本仅为1美元/年。 3、定位服务 由于来自特定设备的信号可以被多个网关接收,因此可以根据每个基站的信号强度和/或信号到达时间来计算设备的位置,从而实现网络 -基于位置的服务,可用于跟踪或对设备进行地理围栏。 4、深度穿透 LoRa无线电调制允许深度室内穿透,并增加了到达位于地下的水表或煤气表的传感器的能力。 5、无需获取任何频率许可 LoRaWAN网络部署在免费的ISM频段(EU 868,AS 923,US 915 Mhz)上,允许任何服务提供商或公司部署和运营LoRaWAN网络,而无需获得任何频率的许可证。 6、快速搭建和商用 LoRaWAN开放标准与无成本运行频率和低成本基站相结合,使运营商能够在短短几个月内以最少的投资推出网络。双向通信完全双向通信支持各种需要上行链路和下行链路的用例:例如,街道照明,智能灌溉,能源优化或家庭自动化。 7、一站式管理 LoRaWAN网络支持多种垂直解决方案,允许服务提供商使用一个平台和标准来管理各种用例,如智能建筑,精准农业,智能计量或智能城市。 LoRaWAN和3GPP技术的区别 对于许多要求,LPWAN要求最低成本和最低功率。在实际使用案例中(大约20条消息/天),LoRAWAN的功耗比LTE Cat NB1好5倍。所需的峰值电流降低了10倍–相当于电池尺寸减少了一个数量级,并且使用寿命延长了十年。 LoRaWAN和3GPP之间的另一个主要区别是使用未经许可的频谱。LoRaWAN允许在一个小区域内轻松部署具有数千台设备的“校园”网络(智能城市,智能建筑,智能机场,智能工厂)。企业网络可以完全在客户的控制之下,数据仍然是端到端加密的。 Read more.
LoRa网关在智慧农业应用
LoRa网关在智慧农业应用项目背景: 农作物对土壤环境及气候的要求非常严苛,特别是在其生长初期,气候的些许变化都很容易导致农作物死亡,造成不可避免的损失。这时,针对农作物的生长环境监测就显得尤为重要。近期,星纵智能携手合作伙伴在奥地利成功部署了一个基于LoRa网关通信技术的智慧农业项目——农作物环境监测。 关键词: 温度监测 (高温、雨雪、霜冻警告) 湿度监测 (细菌、病毒和真菌防护) 日照监测 (光合作用) 硬件信息: 星纵智能UG87-LoRa网关户外版 项目难点: 温度、湿度和日照量对于农作物的健康至关重要。复杂的土壤与气候环境数据需由各种传感器采集再上报,如何有效地收集与处理环境数据并及时作出对策成了项目的难点。 传统的有线连接方式不仅布线麻烦,而且项目成本高;基于LoRa技术的无线解决方案,可解决布线难题,降低部署成本; 星纵智能UG87-LoRa网关采用高质量户外天线,在空旷的环境下传输距离可达到10+公里,意味着可以覆盖更大的区域; 来自传感器的环境数据由UG87-LoRa网关通过高速4G网络发送至用户指定的网络服务器(NS),以进行近一步的开发应用。 方案部署: 步骤1:将UG87-LoRa网关安装在高处(如房顶),以获得更好的信号收发; 步骤2:将温湿度传感器、日照传感器安装在适宜的位置收集数据,并与网关建立通讯; 步骤3:传感器每30分钟上报数据到UG87-LoRa网关,网关将数据发送至The Things Network平台; 步骤4:通过开发,用户可以在后端程序应用上查看可视化的现场数据。 方案效益: 降低成本:该项目将大大减少用于农作物监测的时间与人力成本支出 提高生产:农场经营者能够根据可视化数据(温度,湿度,含水量,日照量等)迅速作出对应决策。 Read more.