伴随着物联网的低功耗广域连接需求的发展,LPWA技术也给中国物联网市场带来了大量新的商业机会。物联网的两个关键要素是低功耗的传感器和云计算,前者让大量应用变成了可能,后者让感知具有智能化,使各类应用变成现实。随着低功耗传感器和云计算的逐渐发展成熟,大量的应用需要低功耗、远距离、低成本的方案,如智慧城市、智慧农业、智能建筑中的应用。以LoRa、NB-IoT等为代表的LPWAN技术在这三方面的特点正好补齐了物联网发展中的短板。
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LPWAN市场群雄争斗,LoRa如何实现7倍增长?
截止2020年1月,全球157个国家和地区已部署80多万个基于LoRa的网关,其中基于LoRa的终端节点超过1.45亿个。预计到2023年,43%的LPWAN物联网解决方案将基于LoRa技术。目前,LoRa联盟会员超过500家,来自中国的小米、联想、阿里巴巴、腾讯、中兴、OPPO、vivo等都是其会员。 自组、安全、可控 从技术角度来看,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),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1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。 图1:LoRa网络示意图(图片来源:Semtech) 在中国使用的LoRa芯片是由Semtech(升特半导体)研发和供应的。作为一家老牌的模拟和混合信号半导体企业,Semtech在2012年收购了全球最早推出LoRa技术的法国公司Cycleo,从此凭借IP授权的方式,在LoRa市场占据了重要地位。商业模式方面,LoRa芯片的制造、组装和代理分销是在亚洲地区进行的,不少半导体公司,例如ST、Microchip、翱捷科技、国民技术等,通过得到IP授权推出基于LoRa技术的集成芯片,或是以推出SiP级芯片或模组的方式,来满足物联网多样化的芯片需求。 Semtech中国区销售副总裁黄旭东(Mike Wong)将LoRa的优势概括为6个字:自组、安全、可控。 自组: 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也可以独立组网:个人、企业或机构均可部署私有/专有网、企业网或行业网(免授权频段)。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。 黄旭东再次对外界对于工信部2019年发布的《中华人民共和国工业和信息化部公告2019年第52号》(简称“52 号公告”)所产生的误解做出了澄清。“LoRa 符合中国工信部52号公告的所有要求。”他强调称,52号公告其实是进一步规范了LoRa技术参数,明确了合法和违法的界定,有利于企业在合法范畴中开展业务。相当于从政策层面给了业界一个定心丸,对LoRa的长期发展提供了良好的大环境。 安全: 一个数据是否安全,可以通过射频物理层、数据传输过程、安全加密方算法、应用层四个方面进行分析。 从物理层分析,数据的安全性主要体现为该信号的隐蔽性强。隐蔽性强又叫做可检性低(LPI—Low Probability of Intercept),即不容易被侦破,对各种窄带通信系统的干扰很小。如图2所示,扩频前数据高于噪声基底,其信号非常容易被检测。当信号被扩频后,信号完全在噪声基底之下,无法通过能量强度检测出来。这也是军工、通讯等行业一直使用扩频技术作为通信手段的原因。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,这是物理层的安全性。 图2:扩频技术隐蔽性分析(图片来源:Semtech) LoRa技术只是一个物理层的透传技术,用户可以在其网络层链路层架设自己的安全引擎,可以进行最深度的定制,还可以加入硬加密芯片。而在数据传输过程中,LoRaWAN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。 可控: 由于LoRa数据速率较为广泛,可以根据用户的实际需要,应用到不同的场景里,如短距离传输的智能家居、长距离传输的智能小区、智慧楼宇等,因此其网络覆盖范围可控。另一方面,考虑到LoRa功耗极低,拥有长达10年的使用寿命,且硬件简单、网络部署简单,成本上具有巨大优势。从这个角度来看,其功耗/使用寿命/成本/产品供应也处于可控状态。 图3:LoRa网络覆盖范围可控(图片来源:Semtech) 没有地理定位的物联网是不完整的 根据Cisco的预计,未来十年里,随着各机构不断转向更侧重于物联网的业务战略,全球将有5000亿台设备连接到互联网,其中大多数物联网设备无论在安装时,还是在整个资产生命周期内都需要某种形式的定位功能。Market Insight Reports的报告也印证了上述趋势,该机构称,到2025 年,“带有地理定位功能的物联网”市场的规模预计将从现在的 400 亿美元增长至 740 亿美元。 因此,今年6月,Semtech也顺势推出了一个全新的基于LoRa的低功耗平台—LoRa Edge,其目标应用市场包含了工业、楼宇、家居、农业、交通运输和物流等领域。该系列的第一款产品(LR1110)是一套地理定位解决方案,其特色是低功耗Wi-Fi和GNSS扫描功能,结合简单易用且经济高效的LoRa Cloud地理定位以及设备管理服务,可显著降低采用物联网来定位和监测资产的成本和复杂性。 图4:LoRa Edge(图片来源:Semtech) Semtech中国区市场战略总监甘泉将LR1110的优势归纳为以下三个方面:一是它作为一款高集成度芯片组,能适用于各种室内外应用;二是其设备到云的定位架构能降低功耗,相比现有解决方案功耗降低了10倍;三是它可为设备到云的安全提供端到端支持,无需采用外部安全元件。 具体而言,由于不再需要添加GNSS和Wi-Fi器件,LoRa Edge降低了设备的物料清单(BOM)成本,显著降低了设计和采购复杂性。而且客户仅在需要进行资产定位时才付费,也降低了总拥有成本(TCO);通过添加LoRa Cloud地理定位服务,以及提供简单易用且经济高效的到达时间差(TDOA)数据、GNSS和基于Wi-Fi的云位置计算功能,大幅减少了设备的功耗需求,并提高了资产管理效率;芯片制造时配置的一流密钥和安全连接添加流程进一步简化了物联网解决方案的开发,恰如其分地满足了客户对安全性的严格要求。 图5:LoRa Edge系统解决方案(图片来源:Semtech) Semtech全球市场推广及亚太区销售高级副总裁张晖则表示,2020年正好是Semtech公司成立60周年,自2015年进入中国市场以来,LoRa技术从最初的表计市场,一步步迈入智能供应链和物流、智能家居和楼宇、智能公用事业、智慧园区等多个垂直领域,在进一步丰富物联网应用场景的同时,LoRa的生态圈也得到了蓬勃发展。“作为LoRa技术的主导者之一,Semtech希望能够与更多合作伙伴一起,继续推进LoRa在中国乃至全球的落地与推广。”他说。 Read more.
长虹及伙伴推出基于LoRa®的低功耗、小型化室内外定位解决方案
从移动互联到物联网,越来越多的基于位置的服务(LBS)使位置信息成为了一种基础信息。GPS、北斗导航帮助人类解决了室外定位问题,而基于蓝牙、Wi-Fi等技术的室内定位方案可解决学校、住宅、工厂、办公楼、商场、停车场等室内场景中的定位导航问题。同时,现今各类新型应用对定位的需求已不再局限于单纯的室外场景或室内场景,而是对室内外多种环境下的混合定位。 据Zion Market Research的统计和预测,仅在北美,基于位置的服务相关市场的规模预计从2018年的70亿美元,将增长到2025年的320亿美元(年增长率37.6%)。而在中国,资产追踪、人员管理和其他基于位置的服务也在迅猛发展,数以亿计的学生、老人和工作人员需要使用可靠的定位设备来提升服务。 定位产品在市场上有着广阔的应用前景,但当前市面上的定位产品却因产品价格、续航时间、网络连接和应用场景等因素参差不齐。因此,需要有一种全新的产品和解决方案来有效解决这些问题。 四川长虹网络科技有限责任公司(以下简称“长虹”)作为一家物联网设备和解决方案提供商,与专业软件公司Codepoint Technologies联合推出了一款基于LoRa的定位器——Nali-N100智能定位标签及应用解决方案。这是两家公司基于低功耗广域网(LPWAN),面向室内外无缝定位而专门打造的一款定位产品。 在Codepoint的CP-Flex技术和生态系统的大力支持下,长虹的智能室内外定位系统解决方案可显著简化复杂的资产跟踪方案,使系统集成商避免重复开发硬件和基础设施,缩短定位服务的开发时间,从而助力系统集成商在最短的时间内实现盈利。对终端用户而言,也可从产品的高性能和低成本中获益。 Nali-N100通过Wi-Fi和蓝牙来采集指纹进行室内外定位,其最大的特点是尺寸小(与信用卡一样大),长达两个月的续航时间和CP-Flex技术带来的网络友好扩展性;在数据传输中,采用了基于LoRa®的通信方式,可支持LoRaWAN®和YoLink协议,高度确保通信安全性;在使用层面,只需一台LoRaWAN网关、LoRaWAN定位器以及一根定位器的充电线,即可快速安装启动。 采用了LoRaWAN物联网技术的Nali N100与传统定位产品在外形尺寸、续航和应用场景等方面都有极大的改善。其具体优势如下: 室内外无缝定位切换 BLE提供定位器配置、日志下载和固件升级 LoRaWAN实时数据通讯 内置多维度运动传感器 小尺寸 — 仅仅信用卡大小 简单易懂的Script设置应用环境 支持60+天的电池使用时长(每天120次位置上报) 支持离线600+的纪录数据缓存 IP67级别防水抗震动设计 可充电电池 具有2个客户可以自行设置的按键 低功耗RTC方案 定位器配置软件具有以下特点: 定位器可以根据应用定制化 定位器的配置软件基于Android App和PC 固件升级功能 应用升级工具 数据读取工具 可批量升级 定位应用软件: 网页和移动应用APP 设备管理和账号管理 具备目标的追踪定位、历史轨迹和设备状态查询等功能 内置Wi-Fi AP和BLE beacon的指纹点采集工具 具有室内地图管理和室内定位功能 基于上述特点,长虹新推出的Nali-N100定位器有着大量目标市场和应用场景。在学校、企业园区和养老院,如何确保学生、职工和老年人群体的安全一直是社会关注的焦点,需要一种小型化和低功耗的位置信息设备。 有关数据显示,国内有超过1亿的小学生、6000万的初中生、数百万的教育工作者和职工,还有超过20万所学校、2.5万所全国高等院校和大量其他教育机构,许多学生家长和教育机构都曾经尝试采用其他通信方式的学生卡等定位方案,但由于功耗、体积和经济性等因素,一直未能形成主流的、大规模的应用。 “有Codepoint Technologies的CP-Flex平台支持和Semtech公司LoRa技术的协助,Nali-N100定位器才得以具备诸多优势,从而支持员工卡、学生卡、老人卡等应用。”四川长虹网络科技有限责任公司总经理李诚表示,“我们的产品可简单、快捷和经济地实现部署,助力客户在最短的时间内实现盈利。长虹将与业界领先的供应商不断扩大合作,构建双赢的生态系统。” 除了学生卡这个存量市场,来自老人监控和救助服务、工厂和办公园区人员管理的潜在需求也十分旺盛。中国有超过2.3亿60岁以上(其中8千万在70岁以上)老年人,在有特殊情况发生时,老人可以通过按下Nali-N100定位器自定义的求助键,即可以通过云网络向护理人员和家属提供精确的位置信息。 除了在学校、家庭和养老中心为人员定位提供支持,在其他需要定位支持和位置信息的场景中,例如大型工厂、办公空间、港口货场、仓储与物流、大型零售卖场等场所,Nali-N100同样可以发挥其最大的优势,为人员和资产定位管理提供完整的解决方案。 Semtech中国区销售副总裁黄旭东说:“地理定位作为发展势头最为迅猛的物联网应用之一,其市场一直在不断扩大,其应用也逐渐更多样化。长虹推出的Nali-N100定位器,不仅可实现室内外无缝定位,而且以显著的多项特性进一步扩展了基于位置服务的应用场景。今年Semtech推出了全新的LoRa Edge™ 地理定位解决方案,它集成了LoRa收发器、GNSS和WiFi扫描技术,可提供超低功耗和精准的定位。这将支持我们与LoRa生态伙伴共同打造更大的应用空间。” Read more.
利尔达,让LoRa更简单
不同寻常的2020,一场毫无征兆的疫情,深刻改变了人们的生活和出行方式;一场突如其来的制裁,引起了全球半导体行业的震荡和思考……德鲁克有句名言:动荡时代最大的危险,不是动荡本身,而是动荡之后,我们还是延续过去的逻辑做事情。 生活在充满变化和不确定性的世界里,不破局就只能忍受出局的结果。创新变革的精神,驱使利尔达不断推陈出新。近20年来,利尔达累计为行业和客户提供超过上亿颗物联网通信模组(包括NB-IoT、LoRa、蓝牙、Zigbee、Wi-Fi等),推动行业不断向前。 2020年,CEO陈凯提出了新的集团使命——让万物互联更简单!这简单的八个字,却是利尔达人一直在思考的问题。射频产品设计难、生产测试难、交付难、备货难、售后服务难是整个物联网行业的痛点。利尔达针对这些问题,最新推出了基于Semtech公司第二代LoRa芯片平台LLCC68的"R"系列Lite版LoRa模组,让LoRa更简单! 一、让LoRa产品设计更简单 1.低功耗、小体积、远距离; 2.可靠的射频硬件品质:10多年的射频硬件设计经验;先进的物联网实验室,一流的射频测试设备;物联网模组累计出货超过一亿颗; 3.完善的软件生态体系:LoRa开发套件及通信距离测试固件;主流MCU裸跑驱动程序;主流RTOS Driver支持(RT-Thread/AliOS/FreeRTOS);点对点通信、星型网络通信示例代码。 二、让LoRa产品生产更简单 1.完善的研发、测试、生产体系,ISO9001质量管理体系认证和ISO14001环境管理体系认证; 2.生产MES系统,量产测试数据溯源。 三、让LoRa产品交付更简单 1.低成本; 2.短交期(100Kpcs常备库存); 3.强大的售后服务团队:全国22个城市的营销网,强大的失效分析检测能力。 “R”系列LoRa模组的成本低、体积小、功耗低、通信距离远、抗干扰能力强等特点,使之能够广泛应用于智能家居、温控器、物联网传感器、冷链仓储、智慧农业、资产跟踪、智慧路灯、环境监测、安防、充电桩等多种物联网应用场景。 如需询价和购买样片,可搜索淘宝店铺“利尔达物联网科技”或者关注官方微信“利尔达科技集团”。 关于利尔达 利尔达科技集团股份有限公司,是一家提供物联网系统、智能产品解决方案的国家重点领域高新技术企业。利尔达十余年来一直致力于物联网嵌入式行业的技术及市场推进,技术实力雄厚,已经拥有5G、RF、NB-IoT、LoRa、Wi-Fi、BLE、ZigBee、等全面的技术解决方案,涵盖了智慧城市、智慧出行、智慧楼宇、智慧医疗、智慧安防等诸多领域,提供从基础器件到顶层云端的完整物理网解决方案。 附:基本参数表 注:请务必遵守当地法规使用,若在法规不允许频段内使用或发射功率在超出法规限定范围内使用,利尔达不承担任何责任;国内终端市场应用请参照《微功率短距离无线电发射设备目录和技术要求》 Read more.
意法半导体推出STM32WL LoRa无线系统芯片系列产品
横跨多重电子应用领域的全球领先的半导体供应商意法半导体,推出新产品以扩大其在市场上独一无二的STM32WL远距离SubGHz无线系统芯片(SoC)产品系列,新产品可为多元化的大众市场应用提供灵活的配置和封装选择。 作为市场上唯一可连接LoRa低功耗广域网(LPWAN)的系统芯片,STM32WL系列让用户能够创建尺寸非常紧凑的高效节能的可靠的物联网(IoT)设备。LPWAN是一个可以覆盖广阔地理区域和偏远地点的经济划算的无线网络连接技术,能够扩展物联网的覆盖范围,并使智能技术能够为公用事业、农业、物流、交通运输等行业带来更高的价值。 意法半导体微控制器事业部副总裁Ricardo de Sa Earp表示:“LoRaWAN或Sigfox等远距离物联网现已覆盖全球,那些创新实用的智能设备(比如环境监控和资产跟踪等应用领域)可随时接入物联网。在大众市场上推出我们独有的单片集成微控制器和多调制射频的系统芯片,将会让开发者开发出更多令人兴奋的新产品,同时更好地发挥这些网络的优势,带来无与伦比的功能、用途和价值。” STM32WL系列整合意法半导体的STM32超低功耗微控制器(MCU)架构与支持多种调制方案的Sub-GHz射频子系统,支持的调制协议包括射频信号功率小但接收灵敏度高的LoRa技术,以及Sigfox、无线仪表总线(wM-Bus)等协议和其他专有协议及Sub-GHz标准所用的(G)FSK、(G)MSK和BPSK调制技术。片上射频子系统有两路可选功率输出,帮助客户遵守全球各地对免执照频段无线电的功率限制。 今天新推出的STM32WL型号包括基于Arm Cortex-M4内核和Cortex-M0 + MCU内核的双核STM32WL55。开发者可以完全开放和灵活地使用两个内核,双核架构可以有效地实现硬件隔离,增强网络安全性,应用更新无需重新认证设备,并增强射频和应用的实时性能。 在推出STM32WL55之前,该系列产品还在2020年1月推出了BGA73和QFN48封装的射频和应用处理都使用Cortex-M4主内核的单核产品STM32WLE5。扩展后的产品阵容还增加了两个非LoRa产品型号,即单核的STM32WLE4和双核的STM32WL54,方便开发人员在新的无线IoT项目中灵活地使用这款独一无二的系统芯片,新推出的产品都在意法半导体工业产品10年供货保障范围内。 询价和申请样片,请联系所在地意法半导体办事处。 产品详情请访问www.st.com/stm32wl。 技术详细信息: STM32WL系列在市场上独树一帜是因为意法半导体在一颗芯片上集成了STM32超低功耗架构与具有LoRa调制功能的Sub-GHz多调制射频子系统。 射频电路采用经过市场检验的Semtech SX126x收发器IP内核,为了使其适应经过市场检验的STM32平台的功率模式,意法半导体专门进行了二次设计。射频部分包含两个最大发射功率15dBm和22dBm的内部功率放大器,高低功率发射模式可以覆盖全球150MHz至960MHz的免执照频段,确保芯片兼容所有地区的低功率广域网,使世界各地销售的终端产品都可以用 STM32WL系统芯片。 射频部分的集成度非常高,高速外部(HSE)时钟与射频信号同步只需一个晶振,并且无需外部功率放大器(PA),从而可最大程度地减少总物料清单(BoM)成本和解决方案的面积。意法半导体的STM32WL架构基于支持DSP扩展指令集的高能效Arm Cortex-M4内核,得益于动态电压调整等超低功耗技术,采用意法半导体的ART Accelerator?自适应实时加速技术,实现执行闪存代码零等待周期。MCU闪存容量可选,最高256KB,使开发人员可以为整个平台(包括应用和射频)选择最佳的代码和数据存储容量。 内置的网络安全功能包括硬件对称加密和公钥加速器、硬件随机数发生器(TRNG)、扇区读/写保护、双核安全区域隔离,以及支持最先进的加密算法,包括RSA、ECC和ECDSA。 此外,用户可以利用经过市场检验的STM32Cube开发生态系统来简化产品开发,缩短产品上市时间。资源包括STM32CubeMX项目配置和代码生成工具、STM32CubeMonitor运行时监视和可视化工具,以及STM32CubeProgrammer代码烧写工具。STM32CubeWL MCU软件包的组件包括STM32WL系列运行所需的全部嵌入式软件模块,包括外设驱动程序、ST的LoRaWAN协议栈、Sigfox协议栈,以及利用ST的安全启动和安全固件更新(SBSFU)技术实现LoRaWAN固件无线更新(FUOTA)的示例代码。其他的协议栈包括授权合作伙伴开发的Stackforce W-MBus协议栈。 还有两个基于STM32WL的用于快速原型开发的Nucleo板:NUCLEO-WL55JC1 (868/915/923 MHz)和NUCLEO-WL55JC2 (433/470 MHz)。 Read more.
自组、安全、可控!LoRa“三大件”对中国究竟意味着什么?
为了争抢“万物互联”时代的主导权,如今NB-IoT、ZigBee、LoRa、BLE等各类无线通讯技术正于全球市场激战正酣。其中,LoRa作为物联网时代相当接地气的一款解决方案,如今已渐居上风、遍地开花。据统计,截至2020年1月,全球已部署80多万个基于LoRa的网关,遍布157个国家和地区,其中LoRa的连接节点超过了1.45亿个,预计到2023年全球43%的LPWAN物联网解决方案将基于LoRa。而且,从LoRa联盟的会员数量来看,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,这也足见其在中国市场的受欢迎程度。 日前的“2020 LoRa创新应用论坛”上,作为LoRa技术主要推广方的Semtech公司全球市场推广及亚太区业务高级副总裁张晖在开幕致辞中表示:“LoRa进入中国已经五年了,我们从零起步,在广大客户及行业的支持下,LoRa已经在中国市场生根,并开花结果,带动相关产品出货高速增长。”而接下来,万物互联市场将走向“公网+私网”的组合发展模式,公网由于受众人数过多,时常难以保证企业级应用对速度、安全性以及可控性的使用要求,越来越多的企业对建设专用网络的需求已日益强劲。 企业“专网”为什么选择LoRa? 在国外,LoRa生态主要是运营商使用的LPWAN技术——LoRaWAN,与之不同的是,国内对LoRa的使用方式尤为“接地气”,主要被用作一种私有网和专有网,被称之为“长Wi-Fi”,即使用方式和Wi-Fi完全相同。但相比Wi-Fi来说,LoRa具有的工作距离远、功耗低、传输速率低等特性,也使得其在场景化上更具落地优势。 毕竟,LoRa网络具有很大的灵活性和便利性,按需部署,可以根据应用需要,规划和部署网络;同时,也能根据现场环境,针对终端位置,灵活且合理的部署网关和终端设备。LoRa网络的扩展其实也十分简单,根据节点规模的变化,随时对覆盖进行增强或扩展。最后,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)),这种区域性的局域网络已经成为当下公网有效且必要的补充。 早期,LoRa在中国的落地主要聚焦于三表和烟感这类应用,但现在,智能家居领域也渐渐开始广泛接受LoRa,Semtech市场战略总监甘泉举例:“例如现在所有的万科物业在新楼盘上都标配LoRa,深圳多数的万科物业都已经被LoRa覆盖,这个覆盖是包括室外到室内从园区到楼宇内部的。因此,只要是局域网,需要功耗比较低以及覆盖范围比较大,都可以采用LoRa,像比较知名的阿里和腾讯的办公楼都有使用LoRa网络来覆盖。” Semtech(升特半导体)市场战略总监甘泉 所以,在企业专网领域,LoRa的优势很大,如今市场上有越来越多的企业都希望建立自己的专网来实现自主管理,甘泉表示:“比如楼宇内的灯和其他设备管理,LoRa就很有优势,它可以实现按需建网,效率很高,这是LoRa的自组特性;而且,从物理层来讲,在现有的所有通讯技术当中,LoRa的抗干扰和抗侦听能力其实是最强的、安全性也最高,像军工上的一些安全通信也是通过类似LoRa的扩频方式来实现的,这是物理层决定的基础;另外,由于是自己的专用自组网络,可以维护,因此成本上也十分可控。” 尤其是安全性方面,值得一提,Semtech公司中国区业务副总裁黄旭东表示:“LoRa的安全性主要分为三个方面,首先在物理层,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,数据的收集、处理和存储都是在本地进行的,数据受网络所有者的完全控制,不会离开私有的网络;最后是应用层,LoRa可以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。” 由此可见,对于中国市场来说,“自组、安全、可控”这三大件也就成为了LoRa如此“诱人”的精髓所在。毕竟,中国企业一向偏好高性价比以及灵活性的解决方案,往往技术的高大上远没有“接地气”来的实在。而抓住这一市场脾性的Semtech,也借此收获了累累战果,全面撬动中国的LoRa市场,想必也只是时间的问题。 “52号公告”的历史性意义 可能对于日常关注无线通讯的业内人士来说,2019年11月28日工信部发布的《中华人民共和国工业和信息化部公告2019年第52号》即“52号公告”令人印象深刻。该公告在进一步规范微功率短距离无线电发射设备(以下简称“微功率设备”)的管理的同时,其实对于LoRa生态在中国市场的发展也颇具历史性意义。 作为LoRa生态的重要推崇者和技术引领者的Semtech公司,对此体会尤其深刻,谈到“52号公告”究竟对LoRa产业有哪些促进的问题时,Semtech公司总结道:“该公告规范了LoRa技术参数,对于LoRa技术的长期发展提供了良好的大环境;同时,也让LoRa产业的发展有法可依,公告为规范行业市场行为提供依据,确定合法的边界,降低企业违法风险;而且,公告是对微功率设备生产、进口、销售和使用各方面进行了全面的规范,因此公告的正式发布,正是从政策层面给业界一个定心丸,不论是对于自身影响程度如何,各企业至少得到了合法和违法的确定性界定,因此就可以在合法范畴中开展业务。” 为了加速中国LoRa生态的合理合规性发展,Semtech也从底层技术端针对“52号公告”的具体要求做了全方位的优化,如今已完全可适用于中国客户对LoRa的广泛应用要求。典型的比如针对“若使用频率与当地声音、电视广播电台频率相同时,不得在当地使用;若对当地声音、电视广播接收产生干扰时,应立即停止使用,待消除干扰或调整到无干扰频率后方可重新使用。”这条公告要求。此要求适用于所有微功率设备,52号公告第三点明确定义了在ISM频段下各设备合理使用频带资源的规定(见图4)。由于各个地方的电视广播电台等频率基本固定不变,只要部署使用时避开该类频率,即可满足公告要求。 52号公告节选 而Semtech的LoRa芯片本身就带有“发射前搜索”和跳频的功能,可以在发射信号前检测当前频率是否有当地广播信号,如发现当地广播信号则进行跳频处理。而且,针对中国的具体国情,LoRa联盟也提出了多组通信信道的标准,可以根据当地广播电台的固定频率,选择合适的通信信道。 另外,关于“民用计量仪表设备应当具备“发射前搜寻”等干扰规避功能,且不能被用户调整或关闭”这项公告要求,Semtech公司也澄清表示:“Semtech的LoRa芯片本身已提供信道检测功能(Channel Activity Detection,CAD)功能,已经很好地提供了‘发射前搜寻’等干扰规避功能的技术基础。同时LoRa芯片都具有跳频功能,也可以通过跳频的方式进行干扰规避。 除此之外,LoRa网关芯片还启用彼此正交的信道和数据速率,在避免干扰方面提供了额外的鲁棒性。而且从应用需求本身出发,绝大多数应用都希望通过‘发射前搜索’等干扰规避功能提高系统的性能,因此这条规定不应被视为限制条件。”反而只是对技术落地的合理性规范。 LoRa的“本地化”究竟还有多远? 目前的LoRa定位应用已经在海外市场发展迅猛,越来越多的国外企业开始采用LoRa来构建公网、专网以及开发更多实用性的产品方案,比如远程定位宠物、仓储物流和冷链管理应用等等。与海外市场的“热烈”相比,国内LoRa定位市场却稍显“冷静”,很多项目仍处于初级开展阶段, LoRa定位市场的全面落地仍需假以时日。 甘泉以Semtech全新推出的LoRa Edge产品解释到:“LoRa Edge是一套地理定位解决方案,它为资产管理应用开发了革命性的物联网器件,其特色是低功耗Wi-Fi和GNSS扫描功能,结合简单易用且经济高效的LoRa Cloud地理定位以及设备管理服务,可显著降低采用物联网来定位和监测资产的成本和复杂性。但定位由于涉及到运算,我们原来的服务器基本都放在国外,如果要在中国开展此项服务还需要将服务器搬到国内来,这显然需要花费一定的时间;此外,国外项目持续做好也需要时间,其实目前国内也已经有十多家公司在进行相关产品的开发了,后续的上市和落地也是需要时间的。” 不过,总体来讲,Semtech对中国LoRa定位市场是非常有信心的,甘泉告诉记者:“现在,中国的物流和冷链产业也都处于非常早期的阶段,这些领域的机会很大;此外,还有车载领域像车辆的定位追踪等应用,已经上了很大的量,低功耗的解决方案国内如菜鸟和京东等企业都一直在寻找,拥有着很强的刚需性。而且,对于我们的芯片创新来说,之所以在三年前定义这款芯片,主要也是为很多客户的需求所促动。”没有需求端的强劲驱动,也就没有LoRa如今在中国市场广为人知的成果。 而现在,中国市场已经具备了成熟的LoRa系统,海量创新项目蓄势待发。从传感器设备到联网再到系统集成商领域,中国市场均已汇聚了大量重磅级选手,如中国联通物联网、阿里云和腾讯云、安美通、利尔达、信锐科技、中兴克拉、新华三等等,前瞻性企业的带动无疑将推进更多中小型企业对LoRa项目的青睐。但这一切背后,仍少不了Semtech这家技术主导性企业在核心层的持续推进,尽管当下国际贸易争端锋芒相对,但Semtech (International)AG作为一家瑞士公司的特性无疑也为供应链提供了高度的安全性,这也必将成为海量中国企业最终会选择支持LoRa的“绝对参考标准”。 Read more.
LoRa不仅在中国很好用,还有很高投资回报!
这是一种长距离、低功耗的无线射频通信技术,截至2020年1月连接节点超过了1.45亿个,这种通信技术现已有500个联盟会员,小米、联想、阿里巴巴、腾讯、中兴、OPPO、vivo都是其合作伙伴……它就是LoRa。 “点对点成线,线与线交错成网”,物联网这一关键词日渐成为人尽皆知的概念,自从无线射频通信技术的诞生起,似乎任何东西都能安装上这种芯片,成为物联网中不可缺少的一点。 事实上,这并不是幻想,而是现实。LoRa作为一种非常经济实惠、简单高效、低功耗长距离的无线数字通信调制技术,能够为所有的物品增加信号发射功能。如果说所有东西都增加了定位功能,那就相当于运输、物流、医疗保健、餐饮的设备、产品、车辆和人员都变得可以跟踪和管理。 不过,很多人对于LoRa仍然有着许多的疑问,21ic中国电子网记者近期受邀参加Semtech媒体交流会,现场为记者解答LoRa的各种疑问。 LoRa有市场吗,性价比高吗 讲到一门技术或产品,最让人关注的问题必然是能否赚钱,实际上LoRa就是一项市场应用面广且经济实惠的方案产品。 根据Semtech中国区市场战略总监甘泉介绍,物联网最重要的三大因素是时间、空间和连接,那么串联起这一切的东西非LoRa莫属。 数据显示,2025年,“带有地理定位功能的物联网”市场的规模预计将从现在的400亿美元增长至740亿美元。 不得不说,地理定位是最为强大、发展势头最为迅猛的物联网应用之一,也是LoRa非常重要的应用之一。LoRa定位技术可在跟车队跟踪、宠物跟踪、集装箱跟踪、农业设备、建筑设备、工厂设备、校园设备等所能想象的任何设备上,再加上物联网的高速发展,必然拥有非常强大的市场需求。 地理定位的确非常方便,利用这项技术可以有效解决重要物品欺诈性盗窃和丢失。但长期以来并未应用在所有物联设备的原因是因为传统的GPS技术成本高昂,功耗过高导致电池寿命较低,安装容易出现人为失误,设备使用期限仅有5-20年需要经常维护等一系列问题。 反观Semtech在今年6月推出的LoRa Edge产品系列拥有的特性,能够顺利解决目前面临的技术挑战。 从LoRa Edge第一款面向地理定位应用的芯片组LR1110的技术参数来看,主要拥有以下几个特性: 1、低功耗:相比现有解决方案,可以降低10倍的功耗,不过相应来说定位精度会有小幅度降低。根据甘泉解释,实际来说会拥有1-2米的误差,不过对实际来说这种误差在视距之内,低功耗对于应用需求更加重要。 2、使用寿命长:功耗降低数十倍,必然会使得发热降低和电池使用时长增加,能够为产品更久的定位服务。 3、安全程度高:产品拥有多重加密引擎,可为设备到云的安全提供端到端的支持,无需采用外部安全元件,减少安全方案在一定程度上也会降低功耗。 4、成本低:主要从多维度降低成本,其一是BOM成本,高度集成芯片组不仅提供LoRa收发器,还提供GNSS和Wi-Fi扫描功能,不再需要添加GNSS和Wi-Fi器件,降低设计和采购复杂性;其二是功耗降低减少故障率和后期维修频次;其三是无需外部安全元件,继续压缩成本。 由此看来,LoRa Edge的性价比几经成本压缩,性价比必然非常诱人。总体而言,这还只是Semtech在LoRa Edge上发布的第一款产品,更别说LoRa除了地理定位还有很多的应用,所以无需担心市场和价格问题。 LoRa安全吗,还能继续使用吗 LoRa的安全性有两个维度,其一是自身的硬件安全性,其二是在中国的应用上。 01 LoRa拥有从物理层、网络层到应用层的三重安全性: 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。 02 从中国的应用上,LoRa符合中国工信部公告52号所有要求: 根据Semtech中国区销售副总裁黄旭东介绍,Semtech公司的LoRa及其他无线芯片产品完全支持52号文中的相关规范,并且Semtech坚信这为LoRa技术的长期发展提供了良好的大环境。 他强调,中国工业和信息化部在2019年11月28日发布了工信部第52号文,快速发展的物联网市场实现了有法可依,公告为规范行业市场行为提供了依据,确定了合法的边界,降低了企业违法风险,从政策层面给业界一个定心丸。不论是对于自身影响程度如何,各企业至少得到了合法和违法的确定性界定,那么就可以在合法范畴中开展业务。 […] Read more.
LoRa与NB-IOT的区别对比
一、链路区别 LoRa链路 GW:Lora网关 LoRaNS:解析LORAWAN协议服务器和LORAWAN协议规范的数据,相当于解密 AS:应用服务器,获取并保存或操作相应的数据 APP:现在不需要手机应用程序,但是物联网终于发展为可以应用于个人,因此在将来,必须手动管理自己的终端设备,管理科学和技术发展的APP,谁能想到他们经常掌握的东西。 NB-IOT链路 GW:运营商网关(电信,移动,连接,广播和电视) 核心网:运营商根据不同协议发送和接收数据的单元 CDP服务器:用于制造设备和管理设备的服务器。可以使用TCP或UDP来制作自己的CDP服务器,但是将来可能会受到限制。例如,华为必须使用与Communications合作生产的OceanConnect平台或移动OneNet平台。 AS:应用服务器,获取并保存或操作相应的数据 APP:现在不需要手机应用程序,但是物联网终于发展为可以应用于个人,因此在将来,必须手动管理自己的终端设备,管理科学和技术发展的APP,谁能想到他们经常掌握的东西 二、LoRa与NB-IOT的相同点 实现了长距离,低功耗,数据量小的优点,适用于物联网电池供电过程中建设周期长的小型产品。 三、LoRa与NB-IOT的区别 1.LoRa:自组网的门槛越来越高,从终端到GW到NS,AS必须自己开发,网关必须自己设置(网关高,一个成本35K) 2.NB-IOT不需要设置自己的网关,操作员的支持和文档是完整的,开发速度很快,并且信息必须通过操作员进行通信,但是单端模块的成本是高于LoRa. 四、LORA和NB的协议操作模式 1、LoRa的三种工作模式:ClassA、ClassB、ClassC ClassA:终端首先发送,发送后接收窗口将打开。终端只能在发送后接收。即,对上行链路没有限制,并且只有当上行链路分组到达时,才可以由终端接收下行链路数据。(最低功耗) ClassB:终端和服务器可以协商接收窗口的打开时间和时间,然后在约定的时间接收,一次接收多个报文。(低耗电时间) ClassC:终端在发送之外的其他时间打开接收窗口。消耗更多能量,但通信延迟最低。(最高功耗) 2、NB-IOT的三种工作模式:连通,空闲,PSM Connect:可以发送,最耗能的瞬间,有点高,220mAh空闲时模块无数据流,功耗中等,约35mAhPSM:省电模式,显然是最省电的模式,功耗约为35uALoRa的Connect,idle和PSM已包含在Class模式中,发送方为Connect,未发送接收方为空闲,PSM处于休眠状态。 整个nb的工作过程大致如图所示,RX和TX为连接模式,空闲寻呼模式,PSM为最低功耗模式。T3324和T3412是控制能耗的关键。这是开卡决定使用时与运营商联系的计划。运营商建议根据您的应用程序使用该课程。 除PSM模式外,NB还具有eDRX模式,与具有多个T3324的PSM中的T3412等效,该模式在指定时间内连续寻呼以确保实时数据分发。在某些情况下,它可将功耗降至最低。 五、物联网产品的两个问题:功耗和数据时效性 1.许多客户希望自己发布的数据和控制命令可以实时通信,但是当终端频繁开启接收模式时,会消耗很多功率,无法支持3到5年的运行时间。现在LoRa的ClassB,NBEDRX模式给用户提供了更多选择。 2.目前使用的东西更多互联网连接产品基本上使用LoRa的ClassA模式和NB的PSM模式。它会由MCU维护和手动完成,例如人孔盖打开警报,智能水表,等,它们的传输周期和下行链路实时性能。 3.对于始终提供电源的终端设备,无论功耗如何,都可以充分利用其数据传输功能,并且可以在LoRa级别c模式和eDRX中将寻呼周期时间设置为最短模式。例如,路灯控制,家用电器控制等。 Read more.
厦门四信利用LoRa提升光伏产业效益,建设更清洁的世界
人类社会的发展离不开对电力的需求,我国是全球最大的电力消费国。据中国电力企业联合会统计:截至2020年6月底,全国发电装机容量达到了20.5亿千瓦,同比增长5.5%;其中采用一次性能源的火电装机容量达12.1亿千瓦,同比增长3.7%;燃煤发电装机容量为10.5亿千瓦,同比增长3.0%;光伏发电装机容量为2.2亿千瓦,同比增长16.4%。 目前,发电用煤约占全国煤炭总产量的25%。煤炭作为一种不可再生资源,其存储量在日益减少,并且在使用过程中会排出大量有毒有害物质,对水、土壤和大气造成污染,形成温室效应和酸雨,严重危害人类赖以生存的环境。因此,国际上急需一种新能源产业来代替传统的燃料,减少对环境的影响。 光伏产业作为一种利用太阳能发电的新兴产业,与传统发电方式相比,具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和建设周期短等特点,因而受到世界各国的重视。我国已经成为全球最大的光伏发电组件和配件生产国,光伏发电各环节的产业规模保持快速增长的势头。 尽管光伏发电有着诸多优势,但在具体的应用场景中,仍存在一些亟待解决的问题,例如光伏发电急需精细化以实现降本增效;传统光伏支架由于安装角度固定,无法跟踪光照,不能最大化利用太阳能;传统光伏板需要依靠维护人员巡检管理,成本高,并且存在漏检现象等。而物联网技术能够帮助光伏产业进一步提升效率。 为有效解决上述问题,厦门四信通信科技有限公司(以下简称“厦门四信”),一家领先的物联网通信设备及解决方案服务提供商,巧妙地将物联网技术与光伏产业相结合,推出了基于LoRa?的光伏跟踪支架自动控制系统。其架构图如图1所示,整个系统架构由工控机、风速传感器、LoRa终端、角度传感器、电机驱动器、电机等部分组成。 图1:光伏跟踪支架自动控制系统架构图 光伏跟踪支架自动控制系统是一套负反馈控制系统,由四信工控机采集角度传感器信息,根据当前角度与目标角度的差异,下发控制指令驱动电机带动推拉杆运动使太阳能板旋转,直至采集回来的当前角度与目标角度吻合,从而增加太阳能板的受光面积,最大限度捕获入射的太阳能,进而提高电厂发电量。实际应用场景如图2所示。 图2:系统实际应用场景 “光伏发电产业对物联网有着极强的需求,其他物联网技术在光伏上也有很大应用,针对光伏覆盖范围大的特点,我更倾向推荐LoRa。因为LoRa具有成熟稳定、覆盖面广、抗干扰性强、组网灵活和经济性高等特点,非常适合光伏产业的物联网需求。”厦门四信产品经理叶顺林表示。 作为该系统的关键部分,基于LoRa的终端负责业务数据的无线传输。正是因为Semtech的LoRa技术具有传输距离远、功耗低、抗干扰性强等特点,使其非常适用于恶劣的安装环境,此外,可以通过远程升级(OTA)工具对系统进行升级,无需人工现场操作,提高了系统智能化和自动化管理。 叶顺林补充道:“由于光伏应用现场部分环境非常恶劣,对产品的抗静电要求、高低温要求、天线要求十分严格,厦门四信基于LoRa的产品经过现场验证测试,可满足恶劣环境使用;同时我们在LoRa的基本特性上开展了多项创新,比如批量远程OTA升级和远程无线配置节点参数。” 尽管安装跟踪支架自动控制系统会产生额外成本,但可以被其增加的发电收益抵消,并且带来更好的经济收益。经计算,在阳光充足的地区,安装该系统仅需每瓦5美分的一次性成本,但是可以为光伏项目增加10-20%的发电量,将项目的度电成本降低12%。 基于LoRa的光伏跟踪支架自动控制系统具有多项优势,具体如下: 免布线,易部署,节省布线施工成本和时间 工作在无需授权的ISM 470MHz频段,无需向运营商支付流量费用 采用星形组网,协议架构简单,稳定可靠,适用于广播轮询采集控制的应用场景 采用LoRa专利调制解调技术,灵敏度可达-140dBm,比其他无线技术具有更强的抗干扰能力 相比2.4G ZigBee技术,工作在470MHz频段的LoRa波长更长,衍射能力和穿透太阳能板遮挡的能力更佳 厦门四信基于LoRa的产品增加ESD静电防护电路,能够经受8KV以上接触静电,满足国标VI标准,尤其适用于北方干燥恶劣的野外环境 作为一家领先的物联网技术公司,厦门四信推出了多款基于LoRa的产品,其中F8L10ST低功耗传感器终端是一款基于LoRa扩频技术的无线数据传输防水终端,可接入各种符合接口的传感器,比如RS485、RS232、ADC、IO等接口传感器。F8L10ST低功耗传感器终端采用高性能的工业级LoRa方案,具有丰富的接口、支持锂亚电池供电、太阳能供电、DC供电等多种供电方式,现已广泛应用于物联网产业链中的M2M行业,如智慧楼宇、智慧城市、智慧消防、智慧电力、智慧农业灌溉、土壤墒情、园林绿化、智慧林业、养殖和室内外环境监测等领域。 厦门四信总经理陈淑武说:“我们将与Semtech及LoRa生态中的更多伙伴合作,共同将基于LoRa的物联网技术推广应用到更多的行业中,从而让物联网为每个人创造更高的价值。” Semtech中国区销售副总裁黄旭东说:“Semtech一向倡导绿色、节能、环保,我们很高兴看到厦门四信将LoRa应用到光伏产业,在为产业带来更高经济效益的同时,利用清洁能源来保护我们共同的居住环境。LoRa作为一种应用成熟且拥有庞大生态系统的物联网技术,凭借其自组、安全、可控的特点,已在诸多行业实现智能化和自动化管理,并将进一步推动中国的工业物联网技术发展。” Read more.
LoRa在中国的关键要点
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。 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。 问题3 LoRa的无线电规范 要求 2019年11月28日,工信部发布了《中华人民共和国工业和信息化部公告2019年第52号》(以下简称“52号公告”)(参考资料1),该公告进一步规范微功率短距离无线电发射设备(以下简称“微功率设备”)的管理。 对52号公告的理解: 1. “限在建筑楼宇、住宅小区及村庄等小范围内组网应用” LoRa被归类为LPWAN的一种传输方式,在空旷地上可实现1~10KM的传输距离。根据52号公告规定,在470 […] Read more.
LoRa + 蓝牙定位技术在物联网场景中的应用
来源:元安物联 低功耗广域网络对于WiFi、蓝牙、ZigBee等短距离技术为主的场景中形成的“互补效应”远远高于“替代效应”。那么LoRa和蓝牙是否有着某些关联或关系? LoRa + 蓝牙定位技术在物联网场景 LoRa全称“Long Rang”,是LPWAN一种成熟的通信技术,是美国公司的一种基于扩频技术的低功耗、超长距离的无线通信技术,是Semtech公司私有的物理层技术,主要采用的是窄带扩频技术,抗干扰能力强,大大改善了接收灵敏度,在一定程度上奠定了LoRa技术的远距离和低功耗性能的基础。 而蓝牙是一种短程宽带无线电技术,是实现语音和数据无线传输的全球开放性标准,它使用跳频谱(FHSS)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)等先进技术在小范围内建立多种通信与信息系统之间的信息传输。蓝牙5.0是由蓝牙技术联盟在2016年提出的蓝牙技术标准,蓝牙5.0针对低功耗设备速度有相应提升和优化,蓝牙5.0结合wifi对室内位置进行辅助定位,提高传输速度,增加有效工作距离。 所以基于LoRa+蓝牙的定位技术,蓝牙主要负责位置服务,LoRa主要负责传输。 LoRa+蓝牙定位的应用 在数据传输上,充分发挥LoRa具备传输距离远、绕射能力强,抗干扰能力强等技术特点,在室内定位时可以较少的布设网关,从而极大程度上减少施工成本。在定位精度上,通过蓝牙位标的密度来控制精度,因蓝牙位标无需布网与供电,从而施工极其简单,安装时仅仅黏贴即可。两者各自充分发挥自己的优势,避免弱势,从而实现低成本、易部署的综合解决方案。基本网络架构图如下: LoRa+蓝牙定位网络架构 在此架构中,在室内大规模的部署无需供电及布网的蓝牙位标(IBEACON),以一定的时间间隔(通常为300ms-900ms)的频次来发送自己的位置信息,通过蓝牙来监听位标的信息,收到周边的蓝牙位标的信息后通过LoRa发送出去。此种方案充分发挥LoRa具备传输距离远、绕射能力强,抗干扰能力强等技术特点,在室内定位时可以较少的布设网关,一般情况下300平米布设一个网关即可实现覆盖,从而极大程度上减少施工成本。 元安物联在博物馆场景中运用了LoRa+蓝牙的定位解决方案。通过在室内大规模的部署无需供电及布网的蓝牙位标(iBeacon),以一定的时间间隔的频次来发送自己的位置信息,而定位标签通过COTX-M-B系列蓝牙智能网关来监听位标的信息,在收到周边的蓝牙位标的信息后通过COTX-X系列LoRa智能网关发送至云端。 通过COTX-M-B蓝牙智能网关室内定位技术,可对博物馆工作人员、展示作品物件实时定位,提高博物馆工作人员工作效率,基于蓝牙网络侧定位的工作人员、展示作品物件室内实时定位,可以拆分为人员定位和资产定位,人员定位需要蓝牙网关配合蓝牙手环来对处于室内的工作人员/展品位置信息做实时监控;资产定位需要蓝牙网关配合蓝牙Beacon来对处于室内的设备位置信息做实时监控,助力场景智能化升级。 结语 在定位精度上,通过蓝牙位标的密度来控制精度,因蓝牙位标因无需布网与供电,从而施工极其简单,安装时仅仅黏贴即可。而在成本控制上,因施工简单方便,从而最大限度上实现的成本可控。简单来说,LoRa+蓝牙的定位技术是一种施工简单、成本可控的高精度定位解决方案。 元安物联运用LoRa+蓝牙技术对博物馆、停车场、医院、园区、工厂、大型交通枢纽等多种场景进行智慧化建设,实现室内导航定位、正反向定位等功能,成为具备技术及开发者优势于一身的物联网服务提供商。 Read more.
LoRa借助亚马逊Sidewalk进军消费物联网领域
Semtech在今年推出了 LoRa Smart Home™ 收发器,使得开发人员更容易将基于LoRa的终端设备所提供的远距离、低功耗和低成本优势应用于消费性市场。 LoRa在智能家居领域的应用正在蓬勃发展。近日,Semtech宣布已与亚马逊(Amazon)建立合作关系,共同开发其Amazon Sidewalk网络的应用,这将有力推动LoRa器件在智能家居行业中的应用。亚马逊于2019年底 首次推出了Sidewalk网络 ,其中包括全新的Ring智能家居设备和新的地理围栏宠物追踪器的开发计划。利用LoRa远距离的特性,亚马逊的Sidewalk网络将实现设备从家居到花园、再到小区的连接,从而使整个社区受益。 基于LoRa的智能社区 Semtech的LoRa器件已经迅速发展成为工业和企业物联网应用的首选平台;然而,其在消费领域的应用潜力才刚刚开始被发掘。目前市场上大多数的智能家居设备都依靠Wi-Fi或蓝牙等通信技术将设备连接到互联网,但是这些短距离、高带宽的通信协议在覆盖范围和功耗过高等方面有着局限性;另一方面,诸如5G等蜂窝网络并不适用于低功耗的物联网设备,因为这些设备仅仅需要在低成本、低功耗和低带宽的条件下进行连接。 智能家居并不仅仅包括房屋之内的范围,而是在覆盖整个物业的基础上,延伸到院子、花园,扩展到整个建筑物、房屋周边甚至是移动资产。尽管应用各不相同,但客户对“开箱即用”的可靠连接的需求并不会随范围的变化而改变。如今,业主可以在其物业的所有区域中安装与物联网相连的传感器,但业主的体验通常会受到“盲区”的影响,即那些Wi-Fi路由器无法覆盖的地方,或者是其范围对于蓝牙等短距离通信平台太远。有了LoRa,即使设备在移动状态,也能够确保连接始终稳定可靠,并显著扩大了覆盖范围,从而使客户能够追踪家里的宠物或资产。 智能家居设备的新机遇 当智能家居设备的应用范围扩展到社区时,LoRa器件的远覆盖距离特性为资产跟踪和地理定位应用提供了全新的可能性。通过利用Amazon Sidewalk网络,许多设备可以将其覆盖范围扩展到半英里,而其他通信技术只能提供数百英尺的覆盖范围。LoRa器件也非常适合当今市场上许多常见的智能家居应用,例如智能照明、门窗传感器、运动传感器、智能锁、智能灌溉等。 LoRa器件的低功耗特性为使用Wi-Fi或蓝牙的、基于电池供电的物联网设备提供了一个令人信服的替代性方案。频繁地给传感器充电或更换电池会带来不便,特别是将传感器放置在难以触及的区域时。更坏的情况是,快速耗电的家庭安防设备可能会带来风险,因为有可能在需要它们起作用的关键时刻,设备却由于电量耗尽而导致失效。LoRa利用其极低功耗这一特性来进行通信,进而支持设备仅需一块电池或一次充电即可运行好几年,从而克服了上述的缺点。 Read more.
LoRaWAN存在的四大缺陷及存在的商机
LoRaWAN虽然是由LoRa Alliance的专家们(主要是Semtech、IBM、Actility )建设的,但忽视了技术的复杂性和硬件的昂贵,在以下技术方面存在缺陷。 1、公开带宽+公开标准=容易受到攻击 LoRaWAN在ISM ( ISM )的免费带宽工作,其协议规范公开,带来了容易受到攻击的问题。很难“伪造”一个End Node,攻击者监听4字节DevAddr,使用该地址发送消息时,网关是网络服务器( Lora wan server四种服务器之一的NS )。 另一种攻击是“恶意拥挤”。 想象一下,如果攻击者使用LoRa设备以125kHz的带宽发送最大长度的前导码,则该通道将被恶意占用, 只要攻击者保护duty cycle和发送功率,这种攻击就是“合法的”。也许需要政策或行业法规来保护LoRaWAN免受拥塞攻击。 2、异步ALOHA协议的低效性 美国夏威夷州是群岛,铺设有线网络的成本很高,使用无线技术让各岛的用户使用中心电脑。 这个项目1968年由美国夏威夷大学负责,是世界上最早的无线计算机通信网。 这个通信协议叫阿罗哈,是夏威夷人打招呼的问候语。 协议原理很简单, 如果用户有数据的话,就让他发送, 如果在规定时间内收到响应,表示发送成功,否则重新发送。 重发策略:等待随机时间后重发。 如果再次发生冲突,请等待随机时间,直到重新发送成功。 好处:容易执行。 缺点:极其容易冲突 效率:纯ALOHA协议的通道利用率最大为18.4%(1/2e )以下 今天,LoRaWAN的主机Class A也采用了ALOHA协议,在节电和简单的同时,冲突和低效率也是不可避免的。幸运的是,传感器的通信数据和频率不高,SX1301可以提供多信道的FDMA (频分复用),可以有效地减轻冲突。 3 、 Class B的GPS同步 在无线通信协议的设计中,唤醒通信是难点:节点休眠,网关必须保证在正确的时间点与其进行通信,需要同步技术。 LoRaWAN的Class B提供唤醒功能,其同步源是GPS的秒脉冲。即使所有网关都具备GPS功能,在室内也无法接收GPS信号(除非拉出GPS天线)。当然,室内网关也可以选择类似IEEE1588的网络对协议。 总之,复杂性的提高带来了设计和部署的成本。 4、应用程序数据的数据包 下图是LoRaWAN中国频带的最大数据帧长规定,可知在DR0/DR1/DR2 (分别对应: 250/440/980bps )中,应用层的最大数据长为51字节,在不同的速率下,该值发生了变化 这在应用层设计了最大传输单元( MTU )大小,进一步增加了困难。 Read more.