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。
LoRa学习：LoRa数据接受发送流程（FIFO）
1、数据发送流程 在发送模式下，仅在需要发送数据包数据的时候才会启动射频、PLL和PA模块，可以减少功耗。。 如下图为数据发送流程： 从上图可以看出，LoRa发送前一直处于待机状态，在初始化Tx模块后，将待发送数据（Payload）写入FIFO，然后切换到发送状态将数据通过LoRa调制成信号发送出去，等到发送完成后，会产生TxDone中断，同时再次切换为待机状态，完成一个发送流程。。 需要注意： 静态配置寄存器只有在睡眠、待机模式才可写 LoRa的FIFO只有在待机模式下才可写 通过发送Tx模式请求，开始数据的发送 发送操作完成后，可手动将设备设为睡眠模式，或者重新向FIFO写入数据，以便稍后再次进行Tx操作 LoRa将数据写入FIFO时必须： （1）将FifoPtrAddr 设置为 FifoTxPtrBase （2）将PayloadLength写入FIFO（RegFifo） 2、数据接收流程 LoRa接收有两种模式： 单一接收 连续接收 整体流程如下图： 2.1 单一接收模式 单一模式下，LoRa在给定的时间窗内搜索前导码，如果该时间窗结束时还未收到，则芯片会产生RxTimeout中断信号，同时切换回待机模式。。时间窗长度在RegSymbTimeout定义，必须为4~1023个符号，缺省值为5。。 在Payload接收完成后，如果CRC无效，则会产生RxDone以及PayloadCrcError中断信号。。然而即使CRC无效，仍然可以在FIFO中写入数据，以便后续进行处理。。RxDone中断产生后芯片会切换回待机模式。。 当RxDone或RxTimeout中断信号产生时，LoRa都会自动切换到待机模式，因此，只有在数据包到达时间窗已知的情况下才使用Rx单一接收模式，而在其他情况下，应使用Rx连续模式。 单一接收模式下数据包处理流程如下： 2.2 连续接收模式 连续模式下，LoRa调制解调器会持续的扫描信道来搜索前导码，如果检测到后，LoRa都会在收到数据之前对该前导码进行检测及跟踪，然后继续等待检测下一前导码。。。 如果前导码长度超过RegPreambleMsb和RegPreambleLsb设定的预计值（按照符号周期测量），则前导码会被丢弃，并重新开始前导码搜索。。但这种场景不会产生中断标志，与单一Rx模式相反，在连续Rx模式下，当产生RxTimeout中断时，设备不会进入待机模式，这时，用户必须在设备继续等待有效前导码的同时直接清除中断信号。。 注意：被解调的字节是按照接受序列写入数据缓存区的。换言之，新数据包的第一个字节会在上一个数据包的最后一个字节之后立即写入。。在这种模式下，接受地址指针将不会重置。因此，MCU必须对地址指针进行处理，以保证FIFO数据缓存不会溢出。。 在连续模式下，被接受数据包的处理流程如下： （1）在睡眠或待机模式下，选择RxCOUNT模式 （2）收到有效报头Header后，紧接着会产生RxDone中断。芯片一直处于RXCONT模式，等待下一个LoRa数据包。 （3）检查PayloadCrcError标志，以验证数据包的完整性 （4）如果数据包被正确接受，则可以读取FIFO （5）接收过程（2-4）可重复 在连续操作模式下，仅可查看最后一个接受数据包对应的状态信息。。换言之，应在接受到下一个RxDone信号之前读取对应寄存器。 从FIFO提取Payload 为从FIFO中读取接受的Payload数据，用户必须保证状态寄存器RegIrqFlags中的ValidHeader、PayloadCrcError、RxDone以及RxTimeout中断信号未触发，以确保数据包接受成功终止。（既不应设置任何标志） 如果发送错误，应跳过一下步骤，同时丢弃数据包。为从FIFO中提取有效数据，要根据一下寄存器： RegRxNbBytes：表示到现在为止，已接受到的字节数 RegFifoAddrPtr：标志LoRa接收数据写入FIFO位置的动态指针 将RegFifoAddrPtr设置为RegFifoRxCurrentAddr，表示将FIFO指针指向FIFO中最后接收的数据包存储位置。可以通过RegRxNbBytes读取RegFifo中的数据，以提取数据包的Payload 或者，可以手动将RegFifoAddrPtr设置为RegFifoRxByteAddr减去RegRxNbBytes的值，使该指针从当前数据包开始，一直指向最后接受的数据包的存储位置。。。 基于前导码其实的数据包过滤 LoRa调制解调器会根据寻址自动过滤接受到的数据包。。Sx127x支持基于Payload的前几个字节对数据包进行软件过滤。。下面以4字节地址为例，该地址长度可变 数据包过滤的目的是：确定数据包是否是发往该设备的Payload，如果不是，则芯片之后切换回睡眠模式。 软件数据包过滤的步骤如下： 接收机超时操作 LoRa在单一/连续接收模式下，可以启用接收机超时功能，以便接收机在预先定义好的时间内监听是否收到有效数据包。。定时器会在接受模式开启实启动，并在RegIrqFlags中查询RxTimeout中断信号。。 在Rx单一模式下，RxTimeout中断后芯片会待机，并且之后如果再次进入Rx前，必须清除该中断信号。。而在Rx连续模式下，虽然产生中断信号，但芯片却会一直处于Rx连续模式。因此需要在Rx连续模式下，MCU定期清除该中断信号。。 设定的超时时间值为符号周期的整数倍，计算公式如下： TimeOut = LoRaRxTimeout […] Read more.
433MHz LoRa/FSK 无线频谱波形分析（频谱分析仪测试LoRa/FSK带宽、功率、频率误差等）
1、测试环境 频谱分析仪：安捷伦N9020A 无线通信频段：433M Hz 射频芯片：Sx1278 天线：433MHz 弹簧天线 2、测试方法 模仿国内测试机构的步骤：使用频谱分析仪，设置分析仪参数分别为RBW = 300Hz，VBW = 1kHz，Span = 30kHz，Detector = Peak，Trace mode = Max hold，Sweep = Auto couple 注意：在测试带宽过程中要动态去找RBW，一般RBW约30k的时候测无线功率（在单独测功率的界面），并逐渐减小RBW，当减小RBW致其所对应的功率小于1.5 的时候，记住上一个RBW，然后到Current BW界面设置该RBW，并查看此时的带宽数值。。记住整个过程中要选择测试peak的功率，并且选中max hold。 3、频谱波形 （仅供参考，实际波形随软件射频参数、频谱分析仪观测参数变化） 3.1、FSK FSK带宽（Emission Bandwidth）： 频率误差（Frequency Error）测试： FSK 载波波形，既无调制时的波形，用于测试ERP （Effective Radiated Power）功率： 附：Sx127x 切换为无调制模式（FSK） 实现方法： 1、设置fdev = 0; 2、packet 模式设置为连续模式 3、切换Sx1278为Transmission发送状态 3.2、LoRa LoRa波形： LoRa带宽如下图，在RBW为27kHz时，对应的占用带宽为151kHz左右（与软件程序中设置的LoRa通信参数相匹配） 4、不同软件参数/RBW下FSK带宽测试结果： 5、相关知识补充 5.1、频谱分析仪关键参数简介及设置原则 […] Read more.
NB-IoT智能锁，能否迎来在长短租公寓市场的大爆发？
长短租公寓的管理，公寓运营方肯定是希望使用无人化、智能化、互联网化的方式进行管理的。那么在实现租赁互联网化的工程中，智能门锁的优势在公寓行业的发展中，就逐渐显露出来了。那NB-IOT智能锁，能否迎来在长短租公寓市场的大爆发？ 一、长短租公寓中的智能锁 1.1 智能锁在长短租公寓市场的应用情况 1.1.1 公寓运营商的管理需求 在对行业的调研过程中，有数据显示： 集中式公寓管理人房比平均为1:35，分散式公寓管理人房比平均为1:50，品牌公寓投诉率高达10%以上，8%的客户因为房屋钥匙问题而投诉公寓，催租占据管家20%以上的日常工作量，38%的用户有过门锁钥匙遗忘而需要管家上门服务。 可见，对于长短租公寓的管理，公寓运营方肯定是希望使用无人化、智能化、互联网化的方式进行管理的。那么在实现租赁互联网化的工程中，智能门锁的优势在公寓行业的发展中，就逐渐显露出来了。 1.1.2 智能锁在长短租公寓丰富的应用场景 智能门锁在公寓的应用场景上也很丰富，其中最受关注的三个应用场景分别是：房租催缴、减少人工运营成本以及监管房屋偷盗问题。当然租客入住、临时访客、保洁维修等，也是其比较典型的应用场景。 （1）房租催缴 当租客出现逾期缴费时，系统会自动发送催缴短信通知租户，并告知门锁密码的有效期。租户没有及时支付租金，系统将自动或手动冻结门锁密码；超出期限后，租户依旧不缴租金，管家可采取清退流程。 （2）临时访客 当客户需要看房时，公寓管理员可以通过管理APP远程下发临时密码，让客户顺利进屋。保洁维修也是类似的场景。作为对比，在没有智能锁的情况下就需用公寓管理员带领看房。 1.1.3 智能锁在长短租公寓的应用系统架构 通过对主要公寓运营商的了解，智能锁在长短租公寓管理系统的主要应用架构如下： 由于低功耗要求，智能锁一般不直接与互联网上的云平台直接连接，而是通过蓝牙、zigbee等方式与手机或网关相连。 下面是统计了部分厂家所采用的方案： 1.2 智能锁在长短租公寓市场的上升趋势 智能锁的火爆已然体现在电商平台，大明星代言、众筹、产品发布会，智能锁以各种形式进入我们的眼球。 2017年，长短租公寓市场的智能锁又是个什么情况？ 据我们了解，多家智能锁厂家均表示，2017年的产品销量达到了三倍的增长，并且能够在2018、2019继续保持这个增长速度。 二、NB-IOT的发展趋势 2.1 NB-IOT的发展背景 先看一下NB-IOT的百度指数，在2015年开始，NB-IOT的百度指数正式开始增长，在2017年基本达到稳定。 NB-IOT的发展历史： 2014年华为与沃达丰共同提出NB-M2M 2015年5月，华为和高通共同宣布了一种融合的解决方案，即上行采用FDMA多址方式，下行采用OFDM多址方式，命名为NB-CIoT（Narrow Band Cellular IoT）。 2015年8月10日，在GERAN SI阶段最后一次会议，爱立信联合几家公司提出了NB-LTE（Narrow Band LTE）的概念。 2015年9月，3GPP在2015年9月的RAN全会达成一致，NB-CIoT和NB-LTE两个技术方案进行融合形成了NB-IoT WID。NB-CIoT演进到了NB-IoT（Narrow Band IoT），确立NB-IoT为窄带蜂窝物联网的唯一标准。 2016年4月，伦敦 M2M 大会上华为宣布与沃达丰成立NB-IoT开放实验室。 2016年4月，NB-IoT物理层标准在3GPP R13冻结。 2016年6月，NB-IoT核心标准正式在3GPP R13冻结。 2017年一季度，根据《国家新一代信息技术产业规划》，把NB-IoT网络定为信息通信业“十三五”的重点工程之一。 2017年4月1日，海尔、中国电信、华为三方签署战略合作协议，共同研发基于新一代NB-loT技术的物联网智慧生活方案。 2017年4月25日，全球移动通信设备供应商协会发布数据，目前全球仅有4张NB-IoT商用网络。但同时又指出，至少有13个国家的18家运营商规划部署或正在测试40张NB-IoT网络。 2017年5月，软银与爱立信合作，将在日本全面部署Cat－M1和NB－IoT网络，以期率先在日本国内推出商用蜂窝物联网业务。 […] Read more.
一探究竟Sigfox、LoRa、NB-IoT物联网时代的无线传输技术
物联网、大数据、AI人工智能这几个词汇，相关产业人员想必娴熟于心。在物联网的技术架构中，“感测”是最基础的核心源头，无论在农业、工业、建筑、交通、医疗等领域，要让感测到的数据透过AI分析，进而形成相关应用，首先必须部署适合的传输技术与网域，才能搜集并回报巨量的环境数据。 在无线通信技术里，WI-FI、bluetooth、ZigBee、Z-Wave这几项较早推出的应用已经于不同领域中奠定发展基础。WI-FI适用于大数据量的传输，比如影音传输或者A R/V R等领域，同时也是一般无线网络的基础，缺点是耗电量大;蓝牙多用于个人穿戴式装置，在声音领域的应用较为成熟;ZigBee和Z-Wave则是在工业、建筑等自动控制应用中成果丰硕。 长距离+省电特性，LPWAN解决物联网传输难题 谈到无线网络，大家脑中想到的，除了WI-FI之外，大概就是手机的移动式通信网路了。如今的通讯技术即将迈入5G，讲求更大带宽、更高速率、更低延迟，当然也更耗电，由于是对应人与人之间的通讯，因此数据传输较密集、交换量也更为庞大。针对M2M的通讯，由于装置的部署范围通常更宽广，且无线装置必须避免频繁更换电池，LPWAN(Low Power Wide Area Network，低功耗广域网)技术顺势而生，其小数据量、长距离传输及省电的特性，在物联网应用领域中大放异彩。 较早期的无线传输技术，如WI-FI、ZigBee和Z-Wave，通讯传输距离顶多只有100公尺，用在智能家居领域，必须再加装讯号加强的天线或中继站。若是要满足智能城市的相关应用，例如环境监测或资产追踪，传输距离可达20公里的LPWAN技术显然能大幅缩减布建成本，只要几个机站就能覆盖大面积的范围;以电池作为电力来源，则省略了布线问题，让传感器的安装步骤更简易。目前最受关注的LPWAN技术分别是LoRa、Sigfox和NB-IoT，这三种技术具有各自的优势，业主可根据不同领域及使用需求，选择最适合的通讯技术。 低耗能、高范围传输：LoRa与Sigfox大比拚 正如LPWAN的技术特色，LoRa与Sigfox都具有长距离、低功耗的特点，可延长电池寿命，形成大范围的讯息传输。两者皆使用免授权的Sub-1GHz ISM频段，不需额外付出授权费用，且由于电子芯片制造技术的突破，两项技术的硬件制造成本不断降低，比如去年在台湾地区产业已经启用的Sigfox，月租费最低只要0.4元人民币。 LoRaWAN是由各产业联盟共同推动的网络标准，提供开放式技术，只要取得关键内容，就能开发个别的应用。不同于LoRa的开放性，Sigfox则是由法国同名公司自行开发的技术，掌握核心网络的营运和布建，意图以独立营运商的角色，在全球进行网络基地部署，目前已能同时在36个国家和地区使用可连结的网域和设备。以类型来说，LoRa好比小型的私人网域，传输距离最远可达20公里，只要掌握技术，就能自行架设基站，自由度更高。 Sigfox则是以全球为营运目标，不断扩展网络基地的蓝图，可提供用户既有的网络布署及云端服务，需要付出额外的月租费，相对LoRa而言，成本较高，但平台方案完整，不须额外布建网络。Sigfox的传输距离可达50公里，是三种技术当中范围最广的，不过为达到低功耗的目标，LoRa和Sigfox的每日传输次数都有限制，一天当中的传输时间很短，适合发挥在没有实时通讯需求的领域，比如每日固定回报数据的传感器，可测量温湿度、PM2.5等特定环境数据，藉由长距离、少次数的传输型态，形成较大面积的物联网应用。 电信业者强强推：NB-IoT 另一项在物联网产业链上讨论热烈的技术是NB-IoT，与前述两项技术最大的不同，在于它是由3GPP组织所制定的技术，使用需授权的GSM和LTE频段，也就是说，NB-IoT必须藉由电信产业买下频段授权，使用者只能透过电信业者或第三方代理商取得授权技术和频段，才能使用NB-IoT相关服务。NB-IoT的优势在于它是由现有电信业者推出的技术，不需重新布建网络，只要更新软件，就能使用现有的4G电信基地台和相关设备。另一方面，采用电信级的网络，在通讯质量和讯息安全性拥有高度的保障。台湾地区远传电信目前已推出NB-IoT的抢先体验活动，并预计于5月底完成全台基地升级，只要远传电信能收到讯号的地方，就能使用NB-IoT，装置月租费约为2至12元人民币。 “将对的技术摆在对的位置上”──无线通信技术应用 上述三种热门的LPWAN技术各自有着不同特点，业界多预测未来其中一项技术将会力压群雄，成为一枝独秀。然而，正如LoRa创始人之一Olivier Hersent曾说过的，互相合作的共存关系更可能带领未来技术走向新的发展。事实上，物联网应用领域百百款，这三种技术的特点也对应了不同领域的特殊需求。比如NB-IoT，用户许可证频段和LTE技术，其网络不限制传输讯息次数，所能携带的数据量也更高，因此适用于重视网络传输稳定性和实时性的智慧工业领域，或者是需要声音、图像文件等高数据传输的物联网装置。相对地，NB-IoT的功耗也高于另两项技术，电池寿命的损耗较大。同时与电信业者的协作模式，在向用户推广时会更为快速、简便，从另一角度来看，也受限于硬件成本(芯片)和月租成本。 与NB-IoT相比，LoRa和Sigfox由于硬件成本低、功耗更小，因此更适合在小数据量、大范围的传输应用。LoRa技术目前的发展规模已趋向成熟，且曾与亚太电信及鸿海富鸿网合作，在台湾地区已有实际营运成果。虽然传输距离不比Sigfox，但传输带宽较高，建设成本和技术难度不高，适合在高科技厂区中建设封闭型网域，传输各类型的感测数据。 以全球布建的角度来说，Sigfox是很有发展性的技术，由于Sigfox提供全球性的网域服务，对跨国公司来说更为便捷，尤其是一体成形的网络方案，对高收益的公司而言提供完整且稳定的云端服务，省去许多开发和协作上的麻烦。Sigfox的传输距离最远，但一天内的传输次数最少，因此适合应用在反应数据变化或固定时段传送数据的场景，比如管线监控、智能电表、地区气候监测和警报等。Sigfox目前在台湾地区与O-bike合作，负责定位追踪服务，以及中兴保全的设备状态侦测，和智能医疗远程照护等应用。由于是跨国应用，Sigfox也与美国快递公司合作，在包裹上装设传感器，除了知道包裹的运送位置，也能侦测拆开的时间，将具体数据传送回美国。 物联网未来愿景：信息安全与技术验证缺一不可新兴科技带来更便利及美好的未来愿景，同时也带来关于安全的隐忧，当各种信息在网络上流通，一旦网络安全发生问题，将可能导致个人隐私外泄，甚至影响人身安全。在极重视隐私权的欧洲，已经通过通用数据保护协议(General Data Protection Regulation，简称 GDPR)，其中严格规范了网络公司对个人资料搜集的限制与管理。虽然资安问题在台湾尚未掀起全面关注，但随着物联网装置和领域的拓展，一般使用者也会更频繁的接触到相关的议题，网络安全必定将成为产品/软件供货商需提出的服务方案之一。 资深人士提醒，所有无线通信技术都必须经过国家规范和联盟认证标准。首先必须先通过各国法规对无线通信频率和功率的控管，让产品具备合格的通讯标准，不会因要加强通讯而影响其他电子仪器或人体健康。再来还必须通过各个技术联盟的标准，包含电磁波型、通讯协议及互联性测试，确保使用同类型通讯技术的产品能够互相沟通。如同目前市面上的智能家居网关，大多会容纳1至3种的通讯技术(如WI-FI、Bluetooth、ZigBee等)，产品的互联性及抗干扰性就更为重要。或许在不久的将来，也会在单一物联网模块内整合LoRa或NB-IoT等不同的无线网络通讯技术，像是在偏远工厂，以LoRa形成局域网络内设备间的数据传输，再将数据传送到外部的LTE网络，整合多个厂区的数据进行整体分析。 无论在交通、工业、农业、建筑、医疗、金融等领域，物联网所要关注的将会是数据下的新兴应用，装置联网只是基础，只有善加利用软件服务，掌握应用商机，才能具体实现物联网的真正智慧。 Read more.
物联网小讲堂：NB-IoT\eMTC\LoRa各有分工
2018年物联网连接爆发之年，将有超过五亿的智能设备连接网络。这些设备都是通过什么协议连接的呢? 2018年物联网连接爆发之年，将有超过五亿的智能设备连接网络。这些设备都是通过什么协议连接的呢?NB-IoT无疑是老大哥，性价比超高的它目前已经在全国大规模商用，身边的共享单车联网就用它;eMTC排老二，可移动可定位支持语音是它的优势;LoRa传输距离可达两公里左右。目前三大运营商的物联通信网已基本建设完成，这三大物联网协议在实际应用中各有分工。 NB-IoT是主角 NB-IoT被称作“窄带物联网”，它的特点是低频段、低功耗、低成本、高覆盖、高网络容量。它可以直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络上，一个基站就可以比传统的2G、蓝牙、WiFi多提供50-100倍的接入终端，并且只需一节电池设备就可以工作十年。共享单车上基本使用的都是NB-IoT模块来进行开锁服务。 NB-IoT技术现在应用最广 截止到2018年6月，中国电信已在31省市区商用NB-IoT;中国移动已有11个省宣布NB-IoT网络商用，NB-IoT网络一期建设覆盖346个城市，实现端到端规模商用;中国联通已在全国11个省进行试商用NB-IoT，北京、上海、天津等城市实现城区全覆盖，并计划到今年第二季度实现全国覆盖。 eMTC刚起跑 eMTC是基于LTE网络演进的物联网技术。eMTC基于蜂窝网进行部署，速率比NB-IoT快三倍。设备通过支持1.4MHz的射频和基带带宽，可直接接入现有的LTE网络。eMTC的关键能力在于速率高、可移动、可定位以及支持语音。 eMTC与NB-IoT对比 相比NB-IoT可见eMTC拥有更加丰富的应用场景，并且速度比NB-IoT快，三大运营商正在加速部署eMTC网络。中国电信已启动eMTC网络规模测试，预计今年年内将实现eMTC试商用;中国移动全力押宝900MHz频段，在今年年内试商用eMTC;中国联通在今年第一季度启动了eMTC商用核心网建设，预计到今年第三季度eMTC核心网具备全网接入能力。 LoRa偏爱企业场景 LoRa全称是Long Range，它是一种基于扩频技术的超远距离无线传输技术。LoRa工作在1GHz以下的非授权频段，在应用时不需要额外为频段付费。LoRa属于窄带物联网，部署成本和能耗都比NB-IoT低。但是LoRa不能直接部署在运营商的基站上，需要企业自己部署和运维，适用于企业园区、智慧农业、物流基地等应用场景。 LoRa技术 目前来看，三大运营商仅仅将其作为备选技术。 结语 虽然物联网协议主流有三种，但三大运营商不约而同的选择了NB-IoT作为最优先建设和推广的技术。但eMTC的应用前景丰富，让运营正在加速推进其建设。LoRa势小声微，但收到了阿里巴巴、锐捷等为企业和行业提供方案厂商的青睐。三分天下，NB-IoT最大，但未来eMTC和LoRa商用前景更广。 Read more.
使用 LoRa 进行低速率、长距离物联网应用开发
设计人员可以使用各种各样的无线技术将产品连接到物联网 (IoT)。每种技术适用于不同的应用，需要设计人员仔细考虑作用距离和数据速率、成本、功耗、体积和外形等因素。 本文将介绍 LoRa 协议，比较其相对其他协议的优势，并介绍几种产品和开发工具包，让工程师们快速开发出基于 LoRa 的系统。 无线物联网折衷考量 每种无线技术都有其强弱点。例如，标准 Wi-Fi 可以高速传输大量数据，但作用距离有限。蜂窝网络结合了高速和远距离优势，但功率不足。 像远程数据采集、城市照明控制、天气监测和农业这样的物联网应用拥有不同的优先级组合。在这些应用中，像天气条件、土壤含水量或路灯开关之类数量测量或控制，在较长的时间内变化都很慢。 此外，传感器节点往往会相距几英里，并且由电池供电，因此最佳的无线协议必须能够以最小功耗长距离发送小数据包。LoRa 协议正是因应此类要求而设计的。 LoRa 技术概览 LoRa 针对的是低功率、广域网（LPWAN）应用。其作用距离超过 15 公里，连接节点可达 100 万个。低功耗与长距离极限的组合可将最大数据速率提升至每秒 50千比特（Kbps）。 LoRa 是 Semtech Corporation 拥有的专有专利技术，运行在 ISM 频段。根据地区的不同，ISM 的频率分配和监管要求不尽相同（图 1）。两个最受欢迎的频率是欧洲使用的 868 兆赫（MHz），北美使用的 915 MHz。其他地区，特别是亚洲地区也有不同的要求。 欧洲北美频段867-869 MHz902-328 MHz频道数1064 + 8 + 8上行频道带宽125/250 kHz125/500 kHz下行频道带宽125 kHz500 kHz上行发射功率+14 dBm+ 20 dBm（典型值）（允许 +30 dBm）下行发射功率+14 dBm+27 dBmSF 范围7-127-10数据速率250 bps – […] Read more.
LoRa的带宽、频率测试
一、测试目的 跳频是抵抗外部干扰和多径衰退的好方法，它将频率分成一个个单独的物理信道。LoRa无线通信也不例外，需要按频率划分信道。LoRa的中心频率和通信带宽都是可以动态设置的，本实验旨在测试带宽与信道划分的关系。 二、测试方法 如上图所示，用2片iWL881A通过USB转串口连接到PC机上。模块都支持shell命令，可以设置BW（带宽）和Freq（频率）。RX模块接收到数据后，通过UART打印到PC屏幕上。 三、测试数据 四、测试总结 1. 从“测试数据”可知，信道的划分与带宽有密切的关系，考虑安全隔离的话： 信道频谱=1.5*带宽，频段沿中心频率分布。如：BW=125kHz，Fc=470MHz，则信道分布如下图所示（例出5个相邻信道）： 2.因为晶振和相关电路的偏差，信道往往没有严格地沿设置中心频率展开，如，BW=125kHz，Fc=470MHz，理论上信道为469.9MHz~470.1MHz，而测试信道为469.975MHz~470.1MHz。这也是将信道频谱设置成1.5倍带宽的原因。 来源：电子发烧友网 Read more.
LoRa之信道活动检测工作原理解析
实现原理： 信道活动检测关键：以尽可能高的的功率效率来检测无线信道上的LoRa前导码。。在CAD模式下，芯片会快速扫描频段，以检测是否有LoRa前导码。。 CAD流程如下： 在CAD过程中，将会执行以下操作： 锁定PLL LoRa无线接收机从信道获取LoRa前导码符号，相当于执行Rx模式 关闭接收机与PLL，开始执行调制解调器数字处理 对获取的样本信号与理想的前导码波形进行关联关系计算 完成计算后，调制解调器产生CAD中断信号。如果关联成功，则会同时产生CadDetected信号。 芯片恢复到待机模式 根据结果，如果发现有前导码，清除中断，然后将芯片设置为Rx单一/连续模式，从而开始接受数据。。 CAD检测时长取决于LoRa设置。 下图（CAD时长作为扩频因子的函数）针对特定配置，显示了典型CAD检测时长，该时长为LoRa符号周期Ts的倍数。CAD过程中，芯片在每Ts秒中处于接受模式，其余时间则处于待机。。 CAD过程中，接收端仅在前半段时间内处于全接收模式，随后进入低功耗处理阶段，期间CAD的功耗随着loRa带宽的变化而变化。 Read more.
NB-IoT与LoRa技术不重要，关键是谁能抢夺物联网市场！
不要再争论NB-IoT和LoRa技术谁优谁劣、谁能“干掉”谁，还是更多考虑给客户卖什么物联网产品、如何生产这些物联网产品吧，否则，最终不会是被竞争性的技术淘汰掉，而是被客户淘汰掉。 近日，中国联通物联网业务部总经理陈晓天在一个论坛上透露，到今年5月份，中国联通NB-IoT基站规模将超过30万个，基本可以做到全国覆盖，eMTC网络也在加速推进。这是继中国电信NB-IoT全国商用、中国移动豪掷400亿建NB-IoT网络之后，中国联通在NB-IoT上的重磅消息，国内三大运营商的物联网基础设施建设毫不含糊。不过，NB-IoT网络商用加速不代表运营商物联网的加速。实际上，运营商在物联网业务上所面对的困境，并不在于网络，而在于业务架构和知识结构等方面的瓶颈，而这些瓶颈是近十年来一直存在的，NB-IoT商用后，更应该打破这些瓶颈。 物联网2.0阶段，网络是一个基本条件 此前，已有多个渠道传出中国联通30万NB-IoT基站的商用消息，比如本周二在中国电子信息博览会上举行的2018中国物联网（NB-IoT）技术创新与应用论坛中，广东联通的专家就公开过这一消息。笔者参加了这一论坛，对于中国信通院副院长何桂立演讲中所讲的“物联网2.0”印象更为深刻，何院长认为随着NB-IoT、eMTC网络的全球部署，物联网进入2.0阶段，而向这一阶段迈进中有两大特征转变，即一个是小范围的局部应用向较大范围规模化应用转变，另一个是垂直应用和闭环应用向跨界融合、水平化和开环应用转变。 在未来几年中，纯消费性物联网之外的产业物联网将实现更快速的发展，物联网技术和国民经济的各行各业结合，为产业带来转型升级的价值。GSMA发布报告预测，2017-2025年，消费物联网连接规模将增加2.5倍，同时期产业物联网连接规模将增加4.7倍，并超过消费物联网连接数。在这样发展前景下，电信运营商要推进规模化、跨界融合的物联网2.0进程，需要进一步加强对政企行业客户的服务。NB-IoT/eMTC网络商用后，初期也更多面向的是产业物联网。 很明显，在面对物联网2.0的“两个转变”中，NB-IoT/eMTC网络的商用只是一个基本的条件，并未形成充分条件，从根本上打破“两个转变”的壁垒。在过去的多年中，这些壁垒一直存在，并没有因为NB-IoT/eMTC网络的建设而改变。 业务体系、知识结构的瓶颈 三大运营商有数十万规模的一线销售和服务人员，这些人员遍布全国每一个城市、乡镇，还有无数的渠道商，很少有其他企业或组织有如此密集的、网格化销售服务体系。不过，也正是因为有这么庞大的销售服务群体，所销售的产品尽量是高度标准化产品，尽量是简单明了的产品介绍，这样才容易进行管理。在过去的十多年里，所销售的是Sim卡、短信、语音、流量包等这些非常简单易懂的产品，即使对于政企行业客户，也是集团短彩信、专线、呼叫中心、400电话等，虽然面对群体是政府和企业，但大多最终可以按照使用时长、流量计费，依然是一种高度标准化产品。 从企业生产经营来说，运营商为行业客户提供的这些标准化产品只是企业辅助流程的信息化的产品，因为这些产品并未深入到企业生产经营流程中。而面对有业务转型升级需求的政企客户，物联网是助力转型升级的利器，物联网方案中的芯片、感知设备、通信设备、管理平台都要直接解决行业和企业的核心的生产经营中的痛点，提升甚至彻底变革生产经营流程。面对这样的改变，使得运营商面临两个挑战：一是很难有高度标准化的产品，二是很难深入理解客户生产经营流程。简单一些来说，首先是销售和服务人员困惑卖什么产品，其次即使清楚了卖什么产品，这些产品如何“生成”出来？这样的瓶颈，NB-IoT网络的商用也不会对其有根本性的改观。 （1）卖什么产品？ 物联网的特点决定了面对政企行业客户时很难有高度标准化的产品，这一点笔者有一些亲身体会。早在2011年初，笔者作为第三方咨询顾问帮某省移动公司政企部梳理其物联网产品，目的是针对主要的行业客户，提炼出一些相对标准化的产品，形成产品手册，供一线行业经理面对客户时使用。当时该地移动公司已有大量行业客户使用了其物联网方案，通过从所有已有客户案例中提炼，笔者发现能形成标准化的主要是电力抄表、无线POS机、车务通等少数几个产品，因为这些产品主要还是基于售卡、短信和流量的，比如电力抄表、无线POS就是开通行业应用卡并附上专门的几个流量套餐，车务通主要是流量卡作为数据通道使用，这些都有标准化的资费和产品形态。但是，对于大棚监控、滴灌控制、危化车辆监控等应用，虽然有专门的套餐资费，但应用中包含了端到端的方案，每个应用都不一样，无法形成标准化产品模式。 当时的物联网场景更多只是一些监测类应用，主要采用2G网络，已经很难形成标准化产品模板供销售人员和行业客户经理使用。而目前传感器、芯片、网络、物联网平台、大数据分析等技术已有长足进步，可以实现的场景更多，此时更无法形成标准化的产品形态。 试想一下，由原来卖流量、短信、专线、呼叫中心标准化产品，转变到每个客户都是非常个性化的产品，运营商这数十万销售、服务人员如何适应？NB-IoT网络商用，带来更多物联网场景，同时也意味着带来更多个性化产品需要一线销售、服务人员来学习和推广，一定不能是仅仅卖NB-IoT流量卡。现有人员的知识结构和经验，需要进行大范围的转变，这是运营商物联网规模化发展的重要瓶颈。 （2）产品如何“生产”出来？ 即使给一线销售、服务人员准备了大量能满足各行业个性需求的产品介绍材料，能够清楚地给客户展示产品，这些产品要如何“生产”出来也是一大瓶颈。短信、流量等这些传统通信行业产品是运营商资源可现成生产的产品，但物联网解决方案需要的很多资源运营商并不具备。 本周二的2018中国物联网（NB-IoT）技术创新与应用论坛上，南瑞集团专家介绍了一个智慧水务全生命周期监测物联网方案，整个系统要求较高，在对网络方案的需求中就提出了以下几个要求：去中心化物理直连、多信道通信切换、低功耗运行、高并发实时回传、多协议扩展兼容、终端数据预处理。这只是对设备监控前端的一些要求，整个系统还有很多要求。从这些要求可以看出，仅仅单一的一张网络并不能满足产品的需求。智慧水务产品是一个多元化、可靠性技术融合的结果，此前宣传中将NB-IoT抄表夸大成智慧水务解决方案无疑是一种误导。面对这样的一个智慧水务解决方案需求，运营商自身资源当然无法完成，而协调多方资源进行协同化生产是针对物联网业务需要突破的另一大瓶颈。 产业生态：解决瓶颈 当然，从十多年前运营商开展M2M业务开始就已意识到了这些瓶颈，当时只是这一业务只是运营商整个体系中一个很小的增值业务，但目前“大连接”战略和新的增长点需要，物联网成为核心、战略性业务，这些瓶颈必须破除。电信运营商虽然是龙头企业，但面对物联网也不可能一家就能打破这些壁垒，所以发展物联网产品生态成为一个重要方式。 2011年笔者曾对某省移动公司推出的一个物联网滴灌项目进行调研总结，发现若按传统产品形态计算，移动公司每年只获得数千元的短信费，这对于数百亩土地的滴灌大项目投入资金来说就是九牛一毛的收入。不过，笔者发现该项目中移动公司更大的价值，即该土地所有者只信任移动公司这样的龙头企业，移动公司给客户设计整体方案，由其合作伙伴提供软硬件产品，这些合作伙伴中有对灌溉非常专业的软硬件集成商，但客户并不会将项目直接交给他们。 目前，我们可以看到，多地运营商已经开展大量的培训，培训的主讲人主要是一些有大量行业经验、有项目落地经验的解决方案厂商，通过这些解决方案商的培训和交流，提炼一些行业共性方案，形成一线销售、服务人员可销售的产品。另一方面，运营商的产业生态也是广泛招募各类传感器、软件、集成商等在垂直领域有经验积累的厂商。未来那些具有政企行业经验和知识积累的各类合作伙伴，将是和运营商紧密绑定的群体，成为运营商业务体系和知识结构中重要的组成部分。 去年6月，工信部发布的《全面推进移动物联网（NB-IoT）建设发展的通知》提出NB-IoT基站和连接数的目标。现在来看，基站建设的目标一定会按时、超额完成，但连接数是大大低于预期。因为基站建设是运营商为主导的产业上游群体来推进，通过一定的强制行政手段、口号化、动员式的方式可以在短时间内实现，但连接数是价值经济，只能通过市场化、理性决策来实现，当上游企业和用户之间还存在很多壁垒时，不是一朝一夕能解决的。 到目前这个阶段，还有大量人士在争论着NB-IoT和LoRa之间的优劣竞争、NB-IoT和LoRa谁能“干掉”谁。笔者觉得这样的争论没有太大意义，正如前文所述，当厂商对客户卖什么产品、产品如何生成出来还存在着瓶颈时，采用什么网络技术并不是关键因素。笔者认为，LoRa这一舶来品之所以在国内很有生命力，更多是在于提供LoRa方案的那些中小企业深入理解客户需求，明确可以卖的产品，也能将该产品生产出来。 网络不是一个核心瓶颈，如果在2G网络下运营商面对物联网客户不知道卖什么产品、如何生产产品，那么部署一张NB-IoT网络就能改变这一现状吗？若是能突破这些瓶颈，即使网络建设滞后也可能形成后发优势。所以说，不要再争论NB-IoT和LoRa技术谁优谁劣、谁能“干掉”谁，还是更多考虑给客户卖什么物联网产品、如何生产这些物联网产品吧，否则，最终不会是被竞争性的技术淘汰掉，而是被客户淘汰掉。 Read more.
一文了解LoRa与LoRaWAN差异及市场前景
总体介绍 随着物联网技术的飞速发展，NB-IoT、LoRa、SigFox等技术名词时不时出现在我们的视野中，对普通读者或者刚刚接触物联网领域的人来说，在一大堆名词面前可能会混淆。本文资本论将针对LoRa和LoRaWN做细致的介绍与比较。 总体而言，LoRa仅包含链路层协议，并且非常适用于节点间的P2P通信；同时，LoRa模块也比LoRaWAN便宜一点； LoRaWAN也包含网络层，因此可以将信息发送到任何已连接到云平台的基站。只需将正确的天线连接到其插座，LoRaWAN模块就可以以不同的频率工作。 LoRa是什么 虽然LoRa经常被误用来描述整个LPWAN通信系统，但严格来说，LoRa是Semtech拥有的专有调制格式。 SX1272和SX1276 LoRa芯片使用称为chirp扩频（CSS）的调制技术来组成技术栈的物理层（PHY）。 LoRa有两种不同的协议栈：LoRaWAN和Symphony Link。 Symphony Link适用于需要高级功能的工业和企业用户。 LoRaWAN适用于基于LoRaWAN的移动网络，在欧洲发展得比较快。 低功耗广域网（LPWAN）预计将会支持物联网预测的数十亿设备，在整个系统中，由很多个组件组成。物理（PHY）层在硬件层面定义了数据传输的电气规格。数据链路层负责检测PHY层的变化并建立发送数据的协议。 LoRaWAN是什么 LoRaWAN是一个开放标准，它定义了基于LoRa芯片的LPWAN技术的通信协议。 LoRaWAN在数据链路层定义媒体访问控制（MAC），由LoRa联盟维护。 LoRa和LoRaWAN之间的这种区别很重要，因为Link Labs等其他公司在LoRa芯片的顶部使用专有的MAC层来创建更好的混合设计 – 在Link Labs案例中称为Symphony Link。 正如上文提到的，LoRaWAN是一种媒体访问控制（MAC）层协议，专为具有单一运营商的大型公共网络而设计。 它使用Semtech的LoRa调制方案构建，具体涉及到以下几方面： 使用LoRa构建公共网络你可能已经了解到LoRaWAN不适合专用网络的解决方案，目前它的确更适合于公共广域网络。其根本原因在于在LoRaWAN中，所有频道都调到相同的频率，并且在单一区域最好只有一个网络操作以避免碰撞问题。 由于网络中的所有网关都绑定到同一台服务器，因此确定哪个网关应对传输作出响应是服务器的工作。在大型网络中，任何给定的传输通常由多个接收器接收到，然后服务器通知一个网关作出响应，其他网关忽略传输。该过程有助于避免下行链路和上行链路冲突，因为单个网关正在传输，而且重叠的网关可以简单地侦听其他传输。 另外，可以通过LoRa联盟来为特定用途设置特定频道。网络运营商也可以从服务器端限制其网络中的下行链路数量，以确保低优先级端点不会因下行链路流量而“堵塞”网络。 具体应用中面临的另一个挑战是LoRaWAN主要是数据链路（MAC）层（OSI第2层），只有网络层的一些元素（OSI第3层）。虽然这为应用程序提供了很大的灵活性，但它使应用程序开发人员有相当数量的工作来提供完整的产品。这包括分组化，下行链路控制，多播等。 LoRaWAN如何工作 在最基本的层面上，像LoRaWAN这样的无线协议相当简单。LoRaWAN是一种星型或星型对星型拓扑结构，因为在保持电池电量并增加通信范围方面的优势，所以普遍认为它比网状网络更好。 具体而言，星型拓扑通过网关将消息中继到中央服务器，每个末端节点将数据传输到多个网关。然后网关将数据转发到网络服务器，在网络服务器上执行冗余检测，安全检查和消息调度。 这种设计的两个明显优势在于： 1. 更简单的跟踪：由于终端节点向多个网关发送数据，因此不需要网关到网关的通信。 这简化了终端节点移动跟踪应用的逻辑。 2. 更好的公共网络：这种不对成的关系让中央服务器来解决碰撞问题，所以LoRaWAN可能更适合部署在公共网络。 上图显示了LoRaWAN的主要运行过程。 顶栏显示网关是否正在传输。 （橙色表示正在传输;蓝色不在传输。）底部显示接收器通道，几乎所有的LPWAN系统（包括LoRaWAN）都有多个接收通道，大多数LoRaWAN系统可以在任意数量的频率通道上同时接收八条消息。 LoRaWAN的A类、B类、C类 LoRaWAN有三个同时操作的类。 A类是异步的，这意味着终端节点不会等待特定的时间与网关通话，而是只在需要时进行传输，在此之前一直处于休眠状态。只要一个节点完成传输，另一个节点立即开始。在沟通方面没有任何差距，纯阿罗哈网络的理论最大容量约为此最大值的18.4％。这主要是由于碰撞，因为如果一个节点正在发射并且另一个节点醒来并决定使用相同的无线电设置在相同的频道中发射，则它们将发生冲突。 B类允许将消息发送到电池供电节点。每128秒，网关发送一个信标。所有LoRaWAN基站都同时发送信标消息，因为它们从属于一个脉冲每秒（1PPS）。这意味着每个在轨轨道上的GPS卫星都会在每秒开始时传输一条信息，从而让世界各地的时间同步。所有B类节点在128秒周期内被分配一个时隙，并被告知何时收听。 C类允许节点持续监听，并可随时发送下行消息。这主要用于交流供电的应用，因为它需要耗费大量的精力来保持节点始终保持清醒地运行接收器。 总结 综上所述，面对类似于LoRa和LoRaWAN这样容易混淆的名词，其实只要系统梳理一下就可以发现其中的区别。下表总结了两者之间最主要的几点特性： 区别 LoRa LoRaWAN 本质 LoRa是LoRaWAN网络物理层中使用的调制技术；基本上是CSS（Chirp Spread Spectrum）调制，用于使用不同的扩频因子提供不同的数据速率。 LoRaWAN由于其广泛的覆盖能力而被用作WAN（广域网）的无线网络。 应用 […] Read more.
方案 | 经典的LoRa无线节能组网
LoRa无线通信协议的优势是距离远却能做到低功耗、但最大的不足就是传输速率慢、鉴于LoRa的长距离和低速率，数据采集器和iNode无线节点，它们可以组织成星型组网，如果保留的slot过少，需要重新分配slot。 一、 典型的LoRa无线网络 LoRa（Long Rang）无线通信协议是一种长距离的无线通信技术，它最大的优点是距离远（空旷距离可达15kM），同时低功耗；当然，它也有不足的地方，那就是传输速率慢、它最适合无线传感器网络，比如在户外或跨楼宇（多楼层）采集：用水、用电、温湿度、一氧化碳、烟雾报警等。 鉴于LoRa的长距离和低速率，锐米通信设计：iDC10（DataConcentrator）数据采集器和iNode无线节点，它们可以组织成星型组网，一种典型的无线网络拓朴如上图所示。 iDC10和iNode基于“单跳”通信，这样可以节省iNode宝贵的电能，特别适合于电池供电的场合；iDC10能根据iNode的数目、通信速率和负载将时间划分成slot（时隙），这种时分复用的方法可以最大化利用带宽，避免冲突；iDC10自组织和维护网络，无须用户的配置，简单易用。 二、 带宽的最大化利用 我们先看一个“竞争与冲突”的网络通信协议，如下图所示，有3个节点：#i、#j和#k，它们使用LBT（Listen Before Talk）侦听信道空闲的方式“竞争”接入网络、从通信时序图可以直观地得到2点： ① 冲突带来能量的损失，更多的延时和后续冲突，如#k本来想在TI时刻发送数据帧，因为检测到冲突，它延时到Tk时刻才能通信。 ②冲突会浪费通信带宽，当LBT检测到冲突时，它将使用“随机延时退避”算法，这样一来通信时间将被“碎片化”，有一些通信带宽将无法得到利用。 时分复用的原理如下图，它是一个严格的“按部就班”的机制：通信节点在分配给自己的slot（时隙）里发起通信，通信带宽得到最好地利用。 时分复用技术也有自己的“软肋”： ① 扩展性不强、随着加入网络的节点越来越多，slot将会更少，因此需要设计算法来保留一部分slot作为“下发通信和信标”使用；如果保留的slot过少，需要重新分配slot。 ② 时钟漂移带来冲突、尽管晶振在人们的眼中已经很“精确”了，但是生产工艺，温度和老化，还是会让个体产生精度差异、这种漂移会让节点通信发生冲突，导致时分复用算法失败。 为应对上述挑战，锐米通信巧妙地使用了“安全距离”算法，它根据节点数目和时钟最大漂移系数来计算slot的合理值、在校时方面，设计了“节点主动上传”的秒级校时，“采集器唤醒”和“信标帧”的毫秒级校时。 三、 最佳的节能设计 iDC10在唤醒iNode通信中使用了LoRa的CAD（Channel AcTIvity DetecTIon）功能，它是实现LBT技术的节能利器、如下图所示，CAD分成2个阶段：IDDR：从空中捕获一个symbol时长的信号，功耗与RX模式相等，即12mA；IDDC：分析这个symbol信号，检查信道是否空闲，功耗是RX模式的一半（关闭了RF，仅数字计算）。 在无线通信网络中，很多情况下节点都在“白白侦听”（随时准备唤醒进入RX状态，而实际上信道空闲）而消耗能量，谁能“尽可能快”地侦听，谁就更节能。 根据我们的测试经验，使用CAD快速侦听，比单纯去接收一个地址是否是自己的数据帧，要节省3～4倍的电能。 四、 简单易用与低成本 iDC10和iNode的网络组织仅需要一次，且自动完成、只有一个条件，先将iDC10上电，配置好参数（如：iNode数目，上报数据长度，上报时间间隔等）、将各iNode上电后，它们会主动与iDC10申请入网，这时是“竞争”模式，原理如下图所示。 一旦组织好网络后，iDC10和iNode将保存网络信息，不受重新上电的影响、同时，有些iNode会加入或退出网络，iDC10将维护分配和回收网络地址。 当iNode将采集的传感器数据按“自身slot”时刻传送到iDC10后，iDC10将“透明转交”给用户系统，再由用户系统进行存储和加工。 Read more.
优化嵌入式设备的LoRa射频性能
无论是开发可穿戴设备，还是工业用电池供电设备，最大限度地提高通信范围和稳定性，同时最大限度地降低功耗至关重要。优化射频性能可提高灵活性、并在尺寸、电池寿命和射频性能方面实现更具吸引力的权衡取舍。 在优化RF性能之后，产品开发团队可以考虑降低发射功率以延长电池寿命或减小电池容量，进一步缩小产品尺寸，或许能够仅依靠采集到的能量工作，甚至完全去掉电池。 图：远程通信(来源：Pxhere.com/CC0) 链路预算和路径损耗 那么，什么因素决定了射频范围和性能？我们首先检查链路预算( Link Budget)。链路预算是发射信号强度与接收器所需最小信号强度之间的差值，等于所有误差源在最大范围内的总损耗。链路预算最简单的等式是(图1)： 链路预算=发射功率-接收器灵敏度 图1：链路预算基本要素(来源：Device Solutions Inc)。 典型的LoRa射频实现： 发射功率 = 13dBm 接收器灵敏度 = −137dBm 这种配置提供了150dB的链路预算。 在使用路径损耗计算来估算距离之前，还有其它因素需要考虑： 发射天线增益以dB表示,如果为正值会增加链路预算 发射器输出和天线之间的损耗会降低链路预算 接收器输入和天线之间的损耗会降低链路预算 将所有这些因素计算在内，提供了可用于路径损耗的链路预算(图2)： 链路预算 = (发射功率 − 接收器灵敏度) ( GainTx + GainRx) ( LossTx + LossRx) 图2：链路预算中间元素(来源：Device Solutions Inc)。 天线增益通常以dB表示，相对于在各方向进行相同辐射的全向天线(isotropic antenna)的dBi。通常情况下，天线数据表指定了“峰值增益”、用以指示天线在最佳方向上辐射的程度；以及“平均增益”，表示天线在所有方向上的平均有效辐射。除非可以控制器件的方向来实现“峰值增益”，否则通常应该使用平均增益。天线平均增益相当于效率，因此平均增益为-3dB的天线的效率为50％，这可以更加直观地显示天线性能产生的影响。-4dB天线增益(发射器或接收器)通常用于小型LoRa设备。如果实施方案足够仔细和紧凑，接收器和发射器的损耗应该分别大约为1dB。但是，如果天线与发射器和接收器电路匹配得不好，则损耗会高得多。 如果发射器输出阻抗与从发射器方向来看的输入阻抗“负载”良好匹配，那么功率只会高效地从发射器传送到天线。该负载包括PCB走线、天线和连接到发射器输出引脚的RF路径中的任何组件。通常，存在用于将天线阻抗(以所需频率)转换为PCB上的传输线路特性阻抗的匹配电路，以及用于将PCB传输线路阻抗(通常为50Ω)转换为发送器最佳阻抗的另一匹配电路。如果天线和放大器匹配不好，则发射信号将不能有效地传送到天线，从而缩小了范围。当匹配不好时，发射器将消耗更多电流、缩短了电池寿命、并可能加大谐波。额外的谐波辐射加剧了通过监管批准的挑战，并可能需要额外的滤波来减小其影响——这增加了PCB面积、加大了功耗、还会增加成本。 将上面提到的LoRa例子与典型的数值结合起来，得出(图3)： 链路预算 = (13 − ( − 1377))+ (− 4.0 + − […] Read more.