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介绍6 部署
“历史不会重复自己，但会压着同样的韵脚。”–马克.吐温   Orange在法国1300个城镇部署LoRaWAN网络，比利时、荷兰、匈牙利等部署国家或地区级的LoRaWAN网络……为什么都是欧洲？准确地说是欧洲小国，因为面积小，较少的投资即可覆盖全境范围。 1 一个成功的WiFi网络 2006年，FON公司发起一个建立全球性的无线大网的项目。 购买一个FON的WiFi路由器，将它连接到Internet，您就可以在其他地方免费使用FON路由器的WiFi网络，地图上标识了每个FON路由器的位置。 如果没有自己的FON路由器，您仍然可以使用FON的WiFi网络，当然，这是需要付费的。 FON公司很成功，全球超过3350万个热点，年增长率200％，已经成为世界上最大的Wifi网络。 2  LoRa能否效仿？ 如果LoRa效仿FON公司在WiFi上建设，那么将会有如下逻辑： a. 采购一个定制的LoRa Gateway，将其连接到Internet之上，保持24/7工作； b. 只要您购买的Gateway在线，您就可以连接一定数量的Nodes到全球网络； c. 如果您需要连接Nodes到没有LoRa覆盖的区域（通过地图可以查看），可以购买与安装新的Gateway，您可以获得连接对应Nodes的数量； d. 如果需要连接更多的Nodes（超过免费权限），您可以获取折扣价，作为帮助建设LoRa网络的回报； e. 没有自己Gateway的用户，需要为连接Nodes支付网络费用； f. 可以为科研与学生提供一些免费的LoRa连接带宽。 3 演出相同的故事 今天，Loriot、TheThingsNetwork、Sertone、Archos PicoWan这些商业公司，都在干同样的事情：建立一个全球、群集、便宜、公共的LoRaWAN网络，彼此之间的商业模式差异很小。 其中Archos PicoWan颇具雄心，他们计划在欧洲部署20万个免费的微网LoRaWAN Gateway，2016年，该项目得到1200万欧元的投资。即，把LoRa物联网服务做成可出售的商品，这个市场很大，通过收取Nodes连接费用和后续增值服务来赢利。 4  LoRaWAN真正的舞台 无论是电信运营商，还是雄心勃勃的物联网公司，要建立一个公共（国家或区域级）的LoRaWAN物联网，都需要巨大的基础投入，并且赢利周期较长；对于全球经济不景气的当下，资金和预期都有很大的挑战。 LoRaWAN最适合的场景，很可能第一个大规模应用，是基于工业4.0（智能制造）的测控。原因在于，投资它，几乎能“立竿见影”地获得收益。 Read more.
LoRaWAN介绍5 对手
“真正的对手会灌输给你大量的勇气”–卡夫卡 提到LoRa的对手，人们立即想到：SigFox（UNB，Ultra Narrow Band，超窄带）和NB-IoT（Narrow BandInternet of Things, 基于蜂窝的窄带物联网）,最大的疑虑是：LoRa会不会被对手取代？答案是否定的！LoRa会和其他的物联网技术并存。 免费频段的LoRa能提供专用频段所不适合的应用，它们一起为物联网提供技术支撑。下面，一起分析下LoRa和NB-IoT在技术和应用方面的优劣。 1 物联网技术因素 物联网技术因素很多，并且有些是互相矛盾的，比如：“延时”和“节能”；准确地说，没有一种技术能最佳地满足所有的需求，它们只是更擅长某些因素，同时在另些因素上做出妥协。 节点成本：包括BOM、开发、测试和部署成本； 网络成本：包括频段费用、基站、服务器和运维成本； 电池寿命：节点安装普通电池一次性（不充电）可工作的最大时长； 通信速率：单位时间内节点可发射的应用数据（有效负荷）长度； 通信延时：服务器唤醒休眠节点通信的最大时长； 可移动性：是否支持移动节点在网络内漫游； 通信距离：节点与基站单跳通信距离，距离越远，网络成本越低； 网络覆盖：单个网络能覆盖的最大区域（无盲区节点）； 开发模式：芯片、协议和频段是否开放，是否有完善的上下游生态圈。   2 服务质量 400MHz～1GHz是无线通信的一个最优频段，它兼顾了：长距离、天线尺寸和效率，LoRa和NB-IoT都工作在此频段。 LoRa是ISM免费频段，而LoRaWAN的主流（Class A）使用异步ALOPA协议。它的优点是便宜，且耗电非常低；而QoS（服务质量）没那么优秀。 NB-IoT是授权频段，目前，每MHz频段需要5亿美金，使用同步时隙协议。这样一来，价格较贵，且耗电增大；它的QoS比较高。   3 能耗与延时 节点能耗主要考虑2方面：协议与射频调制。 LoRa是扩频调制，核心功能是软件算法完成，发射功率小；LoRaWAN是异步ALOHA机制，仅当需要发送数据时，节点才醒来工作；因此，能耗很低。 NB-IoT是蜂窝调制（OFDM），它的发射需要更多的峰值电流；同时，NB-IoT是同步协议，即使没有通信需求，节点也必须定时与网络通信；因此，能耗更大。 LoRa的唤醒延时较高，LoRaWAN Class B可以降低唤醒延时，当然，能耗也会增大。 NB-IoT因为定时同步的特性，它的唤醒延时较小。 4 部署时间 NB-IoT的部署有一个优势：可以基于现有的4G/LTE基站，然而，这种升级比较昂贵，并且农村和郊区很多地方没有4G/LTE覆盖。NB-IoT只提供蜂窝基站，这意味着只能提供电信级的公网；芯片预计要2017年才能发布，距离商业应用还有很长的时间。 LoRa自2013年以来，每年大量的芯片出售，上下游生态公司完善成熟；LoRa不但可以提供电信级的物联网，同时它工作在免费频段，为大企业提供私网提供基础技术。 5 成本 NB-IoT是同步协议，节点更复杂，硬件成本更高；同时，电信领域每个终端都需要缴纳版税（如每台手机需要缴纳5美金）。在4G/LTE基站升级NT-IoT，大约需要15k美金。 LoRa是异步协议，节点简单些，硬件成本更低，没有版税。LoRaWAN基站提供较多的选择：电信级、工业级和微网级，成本较低。 6 应用实例 应用 吞吐量 供电 延时要求 4G/LTE 谁适合 LoRa […] Read more.
LoRaWAN介绍4 缺点
“人类一思考，上帝就发笑”—-米兰·昆德拉 尽管LoRaWAN由LoRa Alliance专家们（主要是：Semtech、IBM和Actility）建设，抛开技术复杂度和硬件较贵外，在以下技术方面，还存在缺陷。 知道缺陷，是一件好事，它可以让后续的LoRaWAN协议去解决。正所谓，“弱小和无知不是生存的障碍，傲慢才是。” 1 免费频段+公开标准=易受攻击 LoRaWAN工作在ISM(Industrial Scientific Medical，工业，科学，医学)免费频段，它的协议规范是公开的，这就带来一个问题：易受攻击。 要“伪造”一个End Node是困难的，攻击者侦听到4字节的DevAddr，直接使用该地址发送报文，Gateway会转发给Network Server（LoRaWAN Server四种服务器之一，简称为NS），NS检查MIC（Message IntegrityCode，信息完整码，由NwkSKey进行128AES加密）错误，丢弃该“伪造报文”。 还有一种攻击，那就是“恶意拥塞”。想象下，攻击者使用LoRa设备，在125kHz带宽，发送最大长度preamble（前导码），那么该通道将被恶意占用。只要攻击者遵守duty cycle和发射功率，这种攻击是“合法的”。 很可能，需要政策法规或行业规范，才能让LoRaWAN免受拥塞攻击。 2 异步ALOHA协议的低效率 美国夏威夷州是一个群岛，铺设有线网络代价很大，为了让各岛用户使用中心计算机，使用了无线电技术。该项目于1968年由美国夏威夷大学承担，是世界上最早的无线电计算机通信网。该通信协议取名ALOHA，是夏威夷人表示致意的问候语。 协议原理：很简单，只要用户有数据要发送，就尽管让他们发送。规定时间内若收到应答，表示发送成功，否则重发。 重发策略：等待一段随机的时间，然后重发；如再次冲突，则再等待一段随机的时间，直到重发成功为止。 优点：简单易行。 缺点：极容易冲突。 效率：纯ALOHA协议的信道利用率最大不超过18.4%(1/2e)。 今天，LoRaWAN的主体Class A也是采用ALOHA协议，在省电和简单的同时，冲突和低效率也不可避免。 所幸的是，传感器的通信数据和频率不高，SX1301能提供多通道的FDMA（频分复用），可以有效缓解冲突。进一步预测，多片SX1301，会更受青睐。 3  Class B的GPS同步 在无线通信协议设计中，唤醒通信是一个难点：节点在休眠，Gateway必须和它约定在精确的时间点通信，这就需要同步技术。LoRaWAN的Class B提供唤醒功能，它的同步源是GPS的秒脉冲。 就算所有的Gateway具备GPS功能，处于室内它将无法接收到GPS信号（除非将GPS天线引出）。 当然，室内Gateway还可以选择IEEE1588之类的网络对时协议，不管如何，复杂度的提高，会带来设计和部署的代价。 仔细看LoRaWAN SpecificationV1.0.2，“Class B must be considered as experimental……”（Class B目前是实验版本）。 4 应用数据的封包 下图是LoRaWAN中国频段的最大数据帧长度规定，可以看到，DR0/DR1/DR2（分别对应：250/440/980bps）下，应用层最大数据长度为51字节，在不同的速率下，该值还是变化的。这给应用层设计MTU（Maximum Transmission Unit，最大传输单元）大小，增加了额外的困难。 Read more.
LoRaWAN介绍3 优点
1 长距离 得益于扩频调制和前向纠错码的增益，LoRa取得大约2倍蜂窝技术（手机）的通信距离。长距离的“优秀基因”，使LoRaWAN可以使用star（星型）网络拓扑，相比mesh（网格）具备以下优势。 2 大容量 物联网的节点特别多，一个LoRaWAN网络能轻松连接上千，甚至上万节点的容量，得益于SX1301基带芯片的特长。 多通道 如下图所示，一片SX1301芯片，包括IF0～IF7，共8通道的LoRa调制解调电路。无线电通道，相当于马路的车道；通道越多，承载能力就倍增。 Semtech官方还有一种FPGA+SX1301的电路方案，典型的设计是8片SX1301集成到一个Gateway中，这样，就具备8×8=64通道。 相信，对于中国人口和建筑物如果稠密的环境，这种8片SX1301网关会大有用武之地。 扩频正交 因为LoRa是扩频调制技术，不同扩频因子的无线电信号是正交的，这是一个很重要的特性。如下图所示，同一个信道中，扩频因子（Spread Factor）从SF7～SF12（对应速率DR7～DR12）的6个无线电信号，彼此不相冲突。 这样一来，一个SX1301可以构建6×8=48个“虚拟信道”，容量得到更进一步提升。 3  ADR技术 有了前面“扩频正交”的基础，再来理解ADR（Adaptive DataRate，速率自适应）就很简单了。 如下图所示，依赖End Nodes和Gateway的距离：越近，End Nodes将采用高速率；越远，End Nodes将采用低速率。 ADR技术能带来如下好处： 速率和容量 离Gateway近的End Nodes因为采用高速率，可以大大缩短无线电的空中时间，从而给其他End Nodes通信留下宝贵的带宽，即，扩展了网络容量。 更低的能耗 很明显，End Nodes的速率越高，将会更多地休眠，电池寿命也就更长。 轻松扩容 当一个LoRaWAN网络需要增加容量时，通过增加Gateway即可，因为部署更多的Gateway，它附近的End Nodes将会提速，整个网络带宽得到显著提升。 4 安全 无线电天生容易被窃听，安全变得很重要，LoRaWAN是第一个提出双重加密的物联网。 应用层：LoRaWAN Server和End Nodes的应用数据，由AppSKey进行128ASE加密和解密，即使网络操作员也无法窃听应用数据。 网络层：LoRaWAN Server和End Nodes的通信帧，由NwkSKey进行128ASE加密和解密，它主要用于信息完整性校验和防止“伪节点”攻击。 5 低功耗 在mesh网络（如ZigBee）和蜂窝网络（如手机每1.5秒与网络同步），都有唤醒同步的机制，即间歇性侦听，是否有数据帧到来；这将消耗额外的电能。 LoRaWAN的End Nodes Class A（应用最广）是异步通信，即，仅当它需要发送数据时，才发起通信。异步通信，比同步通信，省去了唤醒侦听的电能。 6 一网络多网关 在LoRaWAN网络中，一个End Node的发送数据帧可以被多个Gateway接收，再转发给LoRaWAN Server。这样做的好处是，Server可以选择最佳（信号强度最大）的Gateway回复，并调整ADR。如果是移动的Node，从一个Gateway漫游到另一个Gateway，因为是同一个Server在管理，免除了复杂的移交工作，这给“定位”（如资产跟踪）提供更多的便利。 7 […] Read more.
LoRaWAN介绍2 架构
1 为什么是星型网络，而不是mesh 仔细查看LoRaWAN的架构图，您会发现，End Nodes与Gateway的组网是star（星型）拓扑，为什么不是mesh（网格）呢？ 我们比较下start和mesh，就会发现LoRaWAN在无线网络上的优势。 2  LoRaWAN标准架构 LoRa Alliance制定的LoRaWAN架构分四个网络实体：End Nodes、Gateway、LoRaWAN Server和User Server。 End Nodes和Gateway，semtech开放全部硬件和软件设计，降低了开发难度。 特别提示：LoRaWAN的重点和难点—-LoRaWAN Server！（请看三遍） 很显然，以下LoRaWAN的核心功能，都是由LoRaWAN Server实现的。 控制无线参数：速率、功率、频率和ADR自适应速率； 实现QoS：ACK可靠通信、网络管理等； 通信协议：信息去冗余、精准回复、唤醒节点等； 网络安全：节点入网、网络层和应用层加密解密； 节点漫游：移动节点从A网关切换到B网关； 增值服务：节点定位，节点自动升级等 3  Gateway可以集成Server吗 正因为LoRaWANServer是重点，同时又是难点，导致完整部署一个标准的LoRaWAN变得困难。肯定会这种思维出现：能否将LoRaWAN Server集成到Gateway上呢？这样一来，Gateway就可以直接连接User Server了，从而简化部署难度。 调试过semtech官方的SX1301 Starter Kit的用户都了解，在配置完Mote的地址、NwkSKey和AppSKey后，打开浏览器，输入Starter Kit的IP地址，会看到如下采集数据。 这时，疑问就来了，LoRaWANServer部署在哪一层呢？看到下面的剖析图，就发现它是和Gateway一起，集成在Linux平台之上。 表面看，它简化了LoRaWAN网络的部署，然而，它是以牺牲功能为代价的。连基本的去信息冗余，它都很难实现。 想象下：如果1个End Nodes发送的信息被3个Starter Kit接收，因为有3个Server在运行，要去除冗余的信息多么复杂。更别提健壮性技术的实现—-找到信号最强的Gateway，将回复信息发送给End Nodes。 可见，将Server集成到Gateway上，只适合实验和演示。 4 如何部署LoRaWAN Server 前面提到LoRaWAN Server是重点和难点，如何部署它呢？这依赖您在物联网建设中的角色。 运营商：提供区域、国家级的物联网，自己开发与维护LoRaWAN Server； 私网：提供小范围（工厂或农场等）的物联网，可以使用商业的LoRaWAN Server，目前，国际主流的商业Server公司有： Loriot：https://loriot.io/ (进入网站有耐心看到底，您将看到NADIA美丽的眼神) The Things Network：https://www.thethingsnetwork.org/ 开发者：和semtech公司签订NDA(Non […] Read more.
LoRaWAN介绍1 概貌
1  LoRaWAN是什么 LoRaWAN是基于LoRa的低功耗广域网，它主要包括2个部分：通信协议和体系结构。它能提供一个：低功耗、可扩展、高服务质量、安全的长距离无线网络。 2  LoRaWAN体系结构 借助于LoRa长距离的优势，LoRaWAN采用星型无线拓扑，有效延长电池寿命、降低网络复杂度和后续轻易扩展容量。它将网络实体分成4类：End Nodes（终端节点）、Gateway（网关）、LoraWAN Server（LoRaWAN服务器）和Applicaton Server（用户服务器）。   3  LoRaWAN通信协议 在LoRaWAN的星型网络中， End Nodes使用单跳无线与一个或多个Gateway通信；Gateway通过标准IP链路(Ethernet、3G/GPRS和WiFi)与LoRaWAN Server通信；Gateway负责End Nodes和LoRaWAN Server信息的中继。 4  LoRaWAN能干什么 LoRaWAN主要此类设备提供无线通信：低功耗（电池一次性工作几年）、低速率（主要是传感器数据）、低成本（免流量费用）和长距离。 5  LoRaWAN由谁来制定 LoRa Alliance（LoRa联盟）负责制定LoRaWAN标准和执行认证。该组织是一个开放、非赢利和快速增长的机构，成员包括： 科技巨头：IBM,Cisco, HP, Foxconn, Semtech和Sagemcom等； 名牌企业：Schneider,Bosch, Diehl, Mueller, ZTE等； 运营商：Orange,SwissCom等。 6  LoRaWAN的目标是什么 标准化：通过LoRaWAN Specification（说明书）和Certification（认证），从欧洲到非洲，从北美到东南亚，任何公司的LoRaWAN产品实现互连互通。 市场化：通过标准化和生态圈，扩大LoRaWAN在物联网市场的份额。 7  谁需要LoRaWAN LoRaWAN的初衷是提供：区域、国家或全球的物联网。这样一来，它的体系和协议变得庞大复杂是必然的。以下可能需要LoRaWAN。 1 运营商 毫无疑问，运营商是最希望部署LPWAN（低功耗广域网）来为客户提供“无处不在”的物联网服务，这是在移动互联网已经饱和的情况下，又一波“增长红利”。这就可以理解欧洲国家（法国、荷兰和比利时等）部署LoRaWAN的热情了。 2 大规模节点的私网 智能工厂是最可能部署物联网的行业，毕竟有大量的设备需要监测和控制，且部署物联网能马上受益；节点多（>1000），需要LoRaWAN提供大规模接入能力。 3 要求QoS的私网 部分私网对于QoS（网络质量）有特殊的要求，比如：抗干扰能力强，吞吐量大，唤醒延时小，LoRaWAN能较好地满足这些需求。 8  LoRaWAN会像IP一样成功吗 IP(Internet Protocol)是最成功的网络协议之一，它奠定了互联网的基础，在信息互联上把世界变成了“地球村”；从服务器，到PC，到手机，甚至手表，都离不开IP。它的成功包括：开放，所有标准文档谁都可以下载使用；免费，使用IP不用缴纳版权费；标准，有委员会制定标准，保证全球IP设备互联互通；推动，科技巨头（IBM, […] Read more.
LoRa学习笔记_汇总
LoRa在今年(2016年)应该是最火的物联网技术，Semtech不停攻城略地，七大洲，哦，除了南极洲，所有地区都宣布要建立国家级的LoRa网络。虽然，我大中国的运营商要做NB-IoT，但是不乏中兴、富士康、鹏博士等企业野心勃勃，要在NB-IoT正式商用之前就部署出一个类运营商的LoRa网络。 在市场为低功耗广域网开始造势时，我们技术人员就要开始跟上了。IoT小能手在ZigBee、蓝牙、WiFi之后，也终于开始接触LoRa技术，学习过程记录梳理了一些笔记。将LoRa的学习分成了三大部分，循序渐进。 本系列文章作者twowinter，转载请注明作者：http://blog.csdn.net/iotisan/ 第一部分 ST单片机及开发环境 STM32L1学习笔记01 工先利其器之CoIDE 为什么要用CoIDE来开发LoRaMac-Node，最主要的原因是现在接触的LoRaMac及新唐等工程都默认提供了这个工程，跟着潮流试试它。何况更重要的它是免费的。 STM32L1学习笔记02 LoRaWan MDK Keil工程修改 上一篇笔记学习了CoIDE，这一篇笔记讲讲LoRaWan协议栈默认支持的另一个IDE工具。 STM32L1学习笔记03 了解STM32CubeL1 LoRaMac工程作为开源项目还是很赶时髦的，它采用了ST在15年逐步推出的STMCube，它比早期的ST标准库更加抽象化。热心网友们还在标准库上玩耍时，我们要知道STMCube才是未来的大势所趋。也就是要玩STM32，就得开始玩STMCube啦。 STM32L1学习笔记04 晶振设置 关于STM32的学习，初学者很容易被晶振这个东西给坑了。要在一个新平台上开发，先要把晶振搞定。 第二部分 LoRa调制基础 这部分的笔记特别接地气，基本是按照 官方资料+梳理解析+相关源码 的方式来写，看完能知道怎么应用了。 LoRa笔记01 sx1276 sx1278信号强度RSSI研究 RSSI信号强度是无线网络中特别被人关注的一个点，尤其是工程部署中。 LoRa笔记02 LoRa sx1276 sx1278的发射功率研究 发射功率也是射频基础指标，目前SX1278可以支持最大20dBm。 无线节点的空中唤醒技术解析 LoRa笔记03 LoRa sx1276 sx1278空中唤醒研究 空中唤醒是个特别酷的功能，这里由浅入深地对技术原理做了讲解，另外针对SX1276/SX1278中对该技术的应用做了研究。 第三部分 LoRaWAN协议研究 这部分主要是学习《LoRaWAN102》，即LoRaWAN协议规范 V1.0.2 版本(2016年7月定稿)，可点此下载。正在陆续更新译文，有需要可关注此贴。 LoRaWAN介绍 – LoRa从业者读这篇就够了 经过几个月的学习，对LoRaWAN的知识做了一个大体梳理。本文先从横向介绍下LoRaWAN的背后势力和网络部署情况，然后纵向讲解了网络架构和具体的协议内容，帮助LoRa从业者系统地了解LoRaWAN协议。 这部分的笔记是按照 章节译文 + 章节解析 + 源码分析 的方式来记录。 […] Read more.
关于LoRa智能水表你所不知道的那些事儿
你的小区还是抄表员上门抄表吗？那可真是OUT了。这年代，什么都流行智能化，那当然也包括水表啦。现在有一款新型的智能水表–LoRa水表，它的出现完美解决了上门抄表这一困扰。当然，有人肯定会问，什么是LoRa水表？那小编今天我就给大家科普一下吧。 第一部分 LoRa水表介绍 LoRa水表，顾名思义，水表内嵌LoRa无线模块，采集水量，通过LoRa调制方式，定时上报给LoRa网关，并通过LoRa网关来接收服务器的配置指令。 下面这张图是LoRa水表工作的一个大概拓扑图。 各节点汇集到一个集中器，再由集中器接入服务器中。有了LoRa水表，再也不用人工来抄水表了。 第二部分 LoRa水表解决方案 水表厂家要做LoRa水表通常是这么做的，在原有方案内部增加LoRa传输模块，往里头丢数据。功能实现上需要注意处理休眠唤醒等低功耗操作。但这边涉及到一个比较难的概念，就是时分多址，这需要水表厂家有一定的研发投入，也是水表厂家所面临的难题。 但现在，四信的LoRa表计终极解决方案来了，它通过在模块上实现计量、阀控、时分多址、空中唤醒等多项表计常用功能。这样可以让表计厂家不用再通过外扩CPU来支持这些功能，对表计厂家来说既省了成本也节省了研发精力。 小编觉得技术的发展是这样，没必要让任何一个表计厂家都来做这些事情，造轮子的事情让少数几家做就好了。 第三部分 LoRa水表应用前景 目前LoRa表计计才刚起步，GPRS、FSK、IC等智能表还是占据了大部分的份额。但由于GPRS可能会退网，FSK距离短、IC卡不够实时，所以未来LoRa表计的前景相当乐观。 为什么小编会如此信誓旦旦的觉得LoRa表计前景十分开阔？还有一个原因得归功到四信LoRa模块上，因为它具有如下几个独特的优点。 1.超长距离通信，实测通信距离>11.5Km 四信LoRa模块，采用LoRa调制技术，集多年物联网无线通信经验对射频进行精心调校，实测通信距离>11.5Km，完美解决了小数据量在远程抄表上的超远距通信问题，为抄表行业提供有力的无线通信组网保障。 2.超低功耗，休眠电流<1.8uA 无线抄表对功耗要求比较高，而四信LoRa模块经过软硬件工程师多轮优化后，休眠电流达到1.8uA。结合发射功率多级可调、多级休眠、空中唤醒等多重功耗优化技术，可在超低功耗下实现超长距离传输，在电池供电应用中优势明显。 3.超高的接收灵敏度，达到惊人的-140dBm LoRa调制技术对信号进行独有的频谱扩宽处理，接收灵敏度达到惊人的-140dBm，这对于需要可靠性极高的抄表行业无疑是一个福音。 4.网络容量大、组网灵活、成本低 LoRa网络可以接入上万个节点，可根据住户水表量需要灵活增减数量，网络扩展性好。模块成本低，免通信资费，整体运营成本较低。 LoRa表计的应用一定具有十分美好的前景，四信愿意为表计行业的发展贡献自己的绵薄之力，一起推动物联网在表计行业的蓬勃发展。 Read more.
几种LoRa应用协议的定义以及应用方向
Lora几种应用协议分别是Lora协议、LoraWAN协议、CLAA协议、Lora私有协议等。下面就简单介绍一下这几种协议的应用，供大家参考： LoRa协议 LoRa™(Long Range，远距离)是一种调制技术，与同类技术相比，提供更远的通信距离。由于LoRa调制是物理层（PHY），因此也可将其用于不同的协议和不同网络架构（如Mesh、Star、点对点）等等。 可以将LoRa概括为以下几种协议： LoRaWAN协议 CLAA网络协议 LoRa私有网络协议 LoRa数据透传 LoRa的协议不同，其产品和业务形态也有所不同。 LoRaWAN协议 LoRaWAN协议是由LoRa联盟推动的一种低功耗广域网协议，针对低成本、电池供电的传感器进行了优化，包括不同类别的节点，优化了网络延迟和电池寿命。LoRa联盟标准化了LoRaWAN，以确保不同国家的LoRa网络是可以互操作的。 LoRaWAN构建的是一个运营商级的大网，覆盖地区乃至全国的网络。经过几年的发展，目前已建立起了较为完整的生态链：LoRa芯片->模组->传感器->基站或网关->网络服务->应用服务 在芯片方面，Semtech授权了多家公司做芯片，如ST、Micorochip、华普等，使得芯片产品更为丰富，一芯多源，产品不再受限于一家供应商。未来或许会有更多的厂家授权，生产出满足物联网市场多样化需求的产品来。 在LoRaWAN网络还没有部署好的时候，符合LoRaWAN协议的模组还不能像2G/3G/4G模组等一样自由销售。一般地LoRaWAN模组是与网关或基站的产品搭配一起销售。部分厂家也开源了终端部分，提供网关和网络服务部分的解决方案。 在LoRaWAN的产品中，多数厂家是以提供（云）端到（终）端的解决方案为主，包括模组、网关和网络服务器（Network Server），如NPLINK、八月科技、华立、唯传、门思、未来宽带等公司。由于对设备数据的要求不同，LoRaWAN网络服务（NS）有的是私有化部署，有的是部署在公有云或第三方网络服务器上。 面向运营级的网关产品需要用到运行Linux的处理器，成本相对比较高。ST和RisingHF一起开发了一款低成本的基于STM32的网关。网关的Demo Kit采用了ST公司的STM32F746 Nucleo板子和Semtech公司的网关模组。STM32F746 Necleo板（NUCLEO-F746ZG）使用了基于ARM Cortex-M7内核的STM32F746ZG，主频为216MHz，1082 CoreMark/462DMIPS，LQFP144, 1MB FLASH。ST还推出了基于ARM? Cortex?-M7内核的STM32H7系列更高性能的MCU，400MHz处理器频率下性能可达到2010 CoreMark /856 DMIPS，为低成本的网关产品提供了更多MCU产品选择的机会。基于STM32的低成本网关适合于一些小范围内或节点为数不多的应用。 LoRa市场的业务特点产生了像LORIOT、AISenz等的专业的网络服务公司，提供基于LoRaWAN网络的管理平台和应用服务。当数据成为一种服务，与产品相结合，硬件不再是产品的全部，物联网产品的定义或许会因此而改变，会产生出一些新的商业模式。 LoRaWAN目前还基本上是面向toB的市场，还没有普及到toC市场。一些具有行业或市场资源的公司会较早地部署LoRaWAN网络，改变原有或创造新的应用系统，而低功耗广域网市场的创新活力也在于此。 CLAA协议 “中国LoRa应用联盟(China Lora Application Alliance，简称CLAA)是在LoRa Alliance支持下，由中兴通讯发起，各行业物联网应用创新主体广泛参与、合作共建的技术联盟，旨在共同建立中国LoRa应用合作生态圈，推动LoRa产业链在中国的应用和发展，建设多业务共享、低成本、广覆盖、可运营的LoRa物联网。中兴通讯作为LoRa Alliance(简称LoRa联盟)董事会成员，与LoRa联盟成员一起共同推动LoRa技术在全球低功耗广域网络(LPWAN)建设和产业链的发展。”—>来自百度百科 中兴通讯在LoRaWAN的基础上优化了协议，构建了共建共享的LoRa应用平台。凭借中兴通讯行业的实力和影响力，在CLAA平台上已聚集了很多公司的产品。CLAA提供网关和云化核心网服务，可快速搭建起LoRa网络的物联网系统的应用来。 CLAA有四种主要的业务合作模式： ·        独立运营商：提供全套解决方案；支持客户建网，并与CLAA共享物联网互联互通 ·        大型合作伙伴：直接参股，CLAA负责建网，多城市大范围覆盖，享受全网整体受益，CLAA承担运维费 ·        中小型客户：直接采购设备，CLAA协助建网，城市级或区域级覆盖，享受城市级、区域级收益，客户承担运维费 ·        专业渠道商：直接采购设备，自行微客户建网，协助客户运营，客户承担运维费用 LoRa私有网络协议 在面向小范围节点数不多的应用中，使用LoRaWAN网关部署网络成本就显得高了。用一个或几个SX127x做一个小“网关”或“集中器”，无线连接上百个的SX127x，组建一个小的星型网络，通过自己的LoRa私有通信协议，就可以实现一个简单的LoRa私有网络，这也是一种比较灵活方式。 当然，协议也可以是LoRaWAN协议。 LoRa数据透传 利用SX127x产品的出色的远距离传输特性，搭配MCU做成LoRa模块，使用MCU封装AT命令，并保留有RS232/485等接口，将LoRa用于简单的数据传输应用。华普的LoRa数据透传模块就是这样的产品。 SX127x产品还可以与4G等各种无线通信技术相互结合，做成无线通信融合模块，满足不同行业的应用需求，这也是LoRa应用的一个特点。 结束语 在Machina Research一份报告-《LPWA Technologies – […] Read more.
物联网低功耗广域网络有哪些？
随着各类厂商不断发力低功耗广域网络（LPWA），物联网专用网络的话题在此引起业内的热议。物联网智库曾持续关注并推出多篇LPWA的文章，向业内介绍SigFox、LoRa、LTE-M等市场上已开始商业化的LPWA协议。作为一个新兴的、刚起步的技术和市场，LPWA网络协议应该是呈现多家争鸣的状态，那么，这一领域还有哪些技术，它们之间在多个指标上各有哪些特点？物联网智库本周为大家编译推出一篇LPWA协议的综述性文章，希望能对大家对这一领域的理解有所帮助。 通信协议无疑是物联网中争论最多的领域之一，这些争论中，有些是标准之争，有些是专利之争，其中无线通信是物联网领域普遍关注的话题。我们讨论过WiFi、蓝牙、Zigbee之争，但这些协议均为局域网络协议，广域网络方面当前功耗和成本的经济性越来越吸引物联网的应用者，被称为低功耗广域网络（Low Power Wide Area，LPWA）。 此前，我们曾看到SigFox属于此类技术，但随着研究的深入，我们发现其实还存在着不少类似的技术，当一项协议成为主流协议前，它一定是经过与其他协议的一番斗争之后才形成的。本文的目标是对它们进行比较，不过人们对此立即会产生一个问题：你如何去做比较？通过查阅和研究相关文献，我试图提炼一些通用线索来串起各种协议，并对每一协议的代表性企业进行访谈，形成了对LPWA协议的比较。 功耗和成本看似重要，实则无法纳入比较参数 功耗和成本是每一个协议宣称其所具备的特征，但是，还没有人成为这方面的赢家。 影响功耗的因素很多，有些可能无法计量，功耗是否可以进行比较其实并不明确。根据一位拥有多年LPWA实践经验的Telensa专家所述：“功耗唯一可计量的是电池寿命”。另一专家认为，LPWA网络协议虽然是低功耗的，但如果比较单位数据功耗的话，其功耗是大于2G网络的。低传输功耗意味着只有很低的数据速率，因此可能需要很长时间来传输，也就是说设备平均休眠状态时间就很短。因低传输功耗而形成的微弱数据需要更敏感的接收线路，因此接收端可能需要更多平均功耗。 哪些参数可以拿来进行比较？ 距离 我们知道任何无线技术传输距离随着其信号传输方式不同而不同，这一规律自然适用于LPWA网络。在人口密集的城市环境中，围墙、建筑物、反射以及交通状况等，使得无线传输距离短于农村地区；而在平整的、无障碍的农村环境下，传输距离会大大增加。但我们仍不可忽视一些因素——无线电干扰等。 因此，距离是各协议代表厂商热议的话题，有些协议宣称可以达到数十公里距离，但其竞争对手可能会说在实际环境中其效果会大打折扣。距离作为比较标准实际上是一个比较谨慎的选择，但至少它是可计量的指标。 另外需要注意的是：你可能发现这些LPWA协议在市场宣传资料中会与诸如Zigbee之类的协议进行比较。你可能觉得Zigbee是一个局域组网协议，与LPWA比较有些奇怪，但实际上Zigbee通过Mesh组网也可以形成广域网络。 频谱 几乎所有LPWA协议均使用ISM频段，虽然有少量协议使用授权频谱。我们将给出每个协议的频段，有些使用的是超低频段，有些是低频段，还有些是采用宽频。 上行/下行对称性 这些LPWA协议均对数据的上下行采取非对称的方式，比较表格中简单给出了它们是否采用上下行对称方式。 数据速率 这是另一个易变的参数，它依赖于距离、障碍以及数据拥堵情况，所以仅仅给出一般性的范围。 最大节点数 最大节点有两种表述方式，一个是整个网络中的节点数，另一个是星形网络中每一Hub配置的节点数。 最大节点数受一些因素的影响，节点数有可能在协议中已设定，但即使一个协议的理论容量是百万，但其容量受制于ISM频段，这不仅仅是一个数字，而是依赖于在给定时间有多少其他协议也在使用该频段。 空中升级（OTA）的可能性 这可能是一个随机的参数，但这一参数反映网络有效的下行能力。如果网络仅提供几个比特的下行容量，那它是无法下载一个大的软件数据包来更新其远程节点的。 切换 我们很容易理解物联网edge nodes作为静态单位无线传输，但是很多设备——如汽车、农用机械等是移动的，还有一些本身可能不是移动的，但别人会不断移动它们——比如仓储中贴有电子标签的货物。因此，我们自然想知道一个协议是否可以实现设备在不同Hub之间的无缝切换。 运营模式 一些协议只是由网络运营商来掌握，并向工作提供网络服务，就像为电话提供蜂窝网络系统一样。而也有其他协议通过公有或私有网络提供。 标准状况 一些协议已制定了相应的标准，或者正在制定中，有些协议拥有者将其标准公开出来，而有些所有者申请专利保护。在一些情况下，你可以获取其细则，而有些情况下你需要获得认证。 现存的LPWA网络协议知多少 除了我们耳熟能详的LoRa、SigFox、LTE-M外，这一领域也是多家争鸣的状态，包括NWave、OnRamp、Platanus、Telensa、Weightless、Amber Wireless等，本文主要对这些适用于物联网的低功耗广域网络协议相关参数进行比较，下期将推出一篇文章，详细介绍每一通信协议的情况。 Read more.
如何设计高品质LoRa无线模块
“炮制虽繁必不敢省人工，品味虽贵必不敢减物力”－百年同仁堂古训 从14年至今，本着追求极致的工匠精神，锐米通信迭代设计了5版LoRa无线模块，最终达到高品质。 干过射频设计的工程师都知道，因为高频电路敏感，元器件微小，测试仪器精密；每一版设计，不但凝聚心血，还需要真金白银的投入。 为此，我们分享LoRa射频设计的一些经验，只为您（们）不必再掉进这些“坑”。 1 原理图 在14年，获取一份SX1276/8的原理图，得找semtech的代理商；现在，可以直接从官网上获取： http://www.semtech.com/apps/filedown/down.php?file=SX1276RF1KAS_e269v01a.zip 需要注意的是： 官方是针对SX1276的射频电路，如果使用SX1278，需要处理HF引脚； 官方有多个中心频点的物料BOM，在国内，一般使用490MHz中心频点； PE4259接天线的电路，根据天线性能，需要修改电容和电感值； 2  PCB图 尽管二层板也能工作，还是强烈建议使用四层板设计，它的优势很明显：稳定性高，抗干扰能力强,电路板的电磁兼容得到了很大的改善。 独立的电、地层可以使所有的信号环路面积最小； 电源层和地层形成较大的分布电容，为电源提供了很好的高频解耦作用，从而减小了电源线上的噪声； 当然，四层板的价格比二层板贵得多，尤其是首次制作的工程费用更高。 根据原理图设计PCB后，千万记得提交给semtech公司官方review。锐米通信的PCB经过semtech官方2次review，性能有明显的提升。在此，感谢科通（深圳）黄工和semtech（深圳）刘工的审核。 3 电感电容 直接用官方推荐的元器件吧，它保证精度和性能，唯一的缺陷是物料成本高。特别注意，要使用绕线电感，叠层电感虽然便宜，但是性能欠佳。锐米通信全部采用muRata品牌，这是国际公认的优秀品质。   4 温补晶振 按SX1276/8的数据手册，LoRa可以使用廉价的XTAL（无源晶振），仅当BW低于62.5kHz时，才建议使用TCXO（温补晶振）。然而，根据我们的测试经验，建议使用高品质的TCXO： 具备温补功能，让处于不同温度（如室内和室外）的LoRa模块无线电频率最大化接近，可以有效提高解码率，从而提升通信质量； 良好的抗老化，让不同寿命（先期部署和后期部署）的LoRa模块频偏最小，从而保证通信成功率； 以锐米通信使用的NDKTCXO：它的最大功耗仅1.5mA，最大温漂仅2.5ppm，最大老化率仅1ppm/年。当然，它的价格昂贵，是普通XTAL的好几个倍。 5 频谱实验 每设计一版射频电路，至少得使用频谱仪进行遍历实验，我们使用Tektronix RSA5100A real- time signal analyzer。频谱仪测试选项很多，上2张中心频点为470MHz的测试照： 6  SMT生产 LoRa射频是高频电路，0402器件很微小，生产只能使用高精密SMT机器，才能保证品质和合格率。我们的生产机器为： 7 自动化测试 为保证100%合格率，每一片LoRa无线模块，锐米通信都会采用工装仪器进行自动化测试。除检测UART、SPI和RTC等外设外，还通过若干次RF通信，统计计算射频性能分数。测试结果如下图所示： 关于LoRa无线模块更多资料，请链接：http://www.rimelink.com/pd.jsp?id=20 Read more.
LoRa网关、节点性能常用数据整理和统计
本文包含一些用到的一些LoRa网关、节点相关的参数，供方案设计人员参考。 LoRa网关处理能力 1个1301芯片，8个上行通道，24小时可以接收约150万个数据包。每个设备每小时上报一次，可以处理约62500个设备。 下面见官方资料： What is the capacity of LoRa gateway? How many nodes can be connected to a single gateway? Capacity is, first and foremost, a consequence of the number of packets that can be received in a given time. A single SX1301 with 8 channels can receive approximately 1.5 million packets per day […] Read more.