新興物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

謝珊

摘 ?要：近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為一種新興的技術(shù)得到了快速的發(fā)展，相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。在工業(yè)化和智能化發(fā)展的背景下，為了滿(mǎn)足社會(huì)生產(chǎn)生活快節(jié)奏發(fā)展的相關(guān)需求，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用。但是在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的背后也存在著較多的問(wèn)題，包括其中通信技術(shù)的設(shè)計(jì)原先只是為了滿(mǎn)足人與人之間的通信，而物聯(lián)網(wǎng)通信相關(guān)的需求得不到有效滿(mǎn)足。LoRa作為一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的新興無(wú)線通信技術(shù)，具有較低功耗、廣域覆蓋等特點(diǎn)，能夠有效滿(mǎn)足當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行大規(guī)模部署的相關(guān)需求。該文對(duì)LoRa技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的概述，分析了LoRa的關(guān)鍵技術(shù)，探討了LoRa物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) ?LoRa ?關(guān)鍵技術(shù) ?應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TN929 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）10（c）-0031-02

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的情況下，互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)和通信技術(shù)也是發(fā)展迅速，傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)逐漸升級(jí)形成人與人、人與物、物與物相互連接的物聯(lián)網(wǎng)。新技術(shù)的出現(xiàn)往往會(huì)帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使得我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)得到了飛速發(fā)展，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值也在不斷增長(zhǎng)，雖然物聯(lián)網(wǎng)具有良好的發(fā)展前景，但是仍然存在一些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的連接等問(wèn)題，而且簡(jiǎn)單設(shè)備已經(jīng)不能夠有效滿(mǎn)足當(dāng)今社會(huì)人們生產(chǎn)生活的需求，人們對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的重視程度越來(lái)越高。隨著LoRa物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展，該技術(shù)作為一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的無(wú)線通信技術(shù)，具有較多的優(yōu)點(diǎn)，比如較低的能耗、較廣的覆蓋范圍等，其能夠有效支持物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行大規(guī)模的部署。該文對(duì)LoRa物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的分析，探討了其在一些領(lǐng)域中的應(yīng)用。

1 ?LoRa技術(shù)的特點(diǎn)分析

1.1 較廣的通信范圍

LoRa技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)距離的通信功能，在線性調(diào)頻擴(kuò)頻調(diào)制的支持下，其展現(xiàn)出低功耗的特點(diǎn)，從而能夠有效增加通信的距離，對(duì)于單個(gè)網(wǎng)關(guān)或者基站而言，LoRa技術(shù)的應(yīng)用，它可以覆蓋很廣的范圍，但同時(shí)覆蓋范圍也會(huì)受到周邊環(huán)境或者障礙物的影響。傳統(tǒng)的藍(lán)牙、WiFi等使用的短距離無(wú)線通信技術(shù)，雖然具有較低的安裝成本、較為成熟的維護(hù)技術(shù)以及較高的傳輸效率，但LoRa技術(shù)與之進(jìn)行比較，具有更強(qiáng)的傳輸距離和穿透力，更加適合于未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需求。LoRa物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中，其輻射信號(hào)在沒(méi)有任何障礙物的影響下能夠覆蓋5～10km的范圍，即使是在建筑物比較密集的城市中，該技術(shù)的輻射信號(hào)也能夠達(dá)到500～1000m的范圍。

1.2 較低的成本

與其他標(biāo)準(zhǔn)化通信技術(shù)相比較，LoRa物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有可以免牌照的頻段，基礎(chǔ)設(shè)施的建造成本也較低。對(duì)于基于NB-Lot的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)而言，雖然其也具有較遠(yuǎn)的傳輸距離，但是在信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)消耗大量的能量，基站的部署也離不開(kāi)相關(guān)運(yùn)營(yíng)商的支持，在沒(méi)有信號(hào)的區(qū)域還需要安裝相應(yīng)的中繼裝置來(lái)加強(qiáng)信號(hào)的強(qiáng)度，LoRa技術(shù)與之相比，其本身具有較強(qiáng)的傳輸信號(hào)穿透力，這就不需要建設(shè)過(guò)多的基站，大大降低了基站建造的成本，而且在運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中也會(huì)大量減少費(fèi)用的支出。

1.3 較強(qiáng)的抗干擾性和較大的網(wǎng)絡(luò)容量

對(duì)于LoRa技術(shù)而言，本身具有較高的接收靈敏度和較強(qiáng)的信噪比，在跳頻技術(shù)的支持下能夠利用偽隨機(jī)碼序列進(jìn)行頻移鍵控，使得載波頻率不斷地跳變進(jìn)而對(duì)頻譜進(jìn)行擴(kuò)展，這樣就能夠有效防止定頻的干擾。對(duì)于使用不同擴(kuò)頻序列的無(wú)線終端而言，在相同的頻率下進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送也不會(huì)產(chǎn)生互相的干擾，同時(shí)使用的網(wǎng)關(guān)或者集中器能夠?qū)Χ鄠€(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行并行接收和處理，這有效擴(kuò)展了系統(tǒng)的容量。

2 ?LoRa的關(guān)鍵技術(shù)分析

在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的無(wú)線技術(shù)中，LoRa技術(shù)具有低功耗、覆蓋距離廣等特點(diǎn)，因此得到了較為廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)能夠有效降低運(yùn)營(yíng)的成本，并且提高物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的使用壽命，還能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的低成本的網(wǎng)絡(luò)部署，在管理上也十分的方便。

2.1 LoRa技術(shù)無(wú)線終端節(jié)點(diǎn)的通信特點(diǎn)

LoRa終端節(jié)點(diǎn)使用的是遠(yuǎn)程調(diào)制解調(diào)器，該設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)超遠(yuǎn)距離的擴(kuò)頻通信，并且具有較強(qiáng)的抗干擾性，可以在最大限度上降低電流的消耗。終端節(jié)點(diǎn)最主要的目的是網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，通過(guò)應(yīng)用LoRa調(diào)制技術(shù)，能夠得到較高的靈敏度，保證遠(yuǎn)距離的傳輸和傳輸?shù)目煽啃?。LoRa技術(shù)通信距離的增加不是依靠發(fā)射功率的提升，其具有較低的發(fā)射功率，LoRa技術(shù)具有較低的發(fā)射頻率，較長(zhǎng)的信號(hào)波長(zhǎng)，在傳播的過(guò)程中能夠保持一定的穩(wěn)定性，LoRa技術(shù)使用的擴(kuò)頻技術(shù)，使信號(hào)具有較強(qiáng)的抗衰落能力，所以不需要較高的發(fā)射功率，這也正是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中所需要的。

2.2 LoRa通信協(xié)議

LoRa通信協(xié)議是一種基于ALOHA的協(xié)議，LoRa終端節(jié)點(diǎn)在不同的應(yīng)用場(chǎng)景下，能夠調(diào)整休眠的時(shí)間。在接收到上行鏈路的請(qǐng)求時(shí)，終端節(jié)點(diǎn)會(huì)進(jìn)入激活狀態(tài)，并開(kāi)始與網(wǎng)管進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，實(shí)現(xiàn)上行數(shù)據(jù)的發(fā)送，同樣對(duì)于下行數(shù)據(jù)而言，在節(jié)點(diǎn)進(jìn)入激活狀態(tài)時(shí)會(huì)完成下行數(shù)據(jù)的接受和發(fā)送。在完成上行或者下行的數(shù)據(jù)發(fā)送之后，終端節(jié)點(diǎn)會(huì)再次進(jìn)入相應(yīng)的休眠狀態(tài)，從而能夠減少不必要的能耗，提高終端節(jié)點(diǎn)的使用壽命。

3 ?LoRa物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1 應(yīng)用于物品追蹤領(lǐng)域

在物品追蹤領(lǐng)域應(yīng)用LoRa技術(shù)，能夠有效降低該領(lǐng)域的運(yùn)營(yíng)成本，并提高終端的電池續(xù)航能力。相關(guān)企業(yè)根據(jù)地理位置的要求將網(wǎng)絡(luò)部署到相關(guān)地點(diǎn)，使用LoRa技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)快捷的部署。比如，在運(yùn)送物品的過(guò)程中，可以在倉(cāng)庫(kù)、物流網(wǎng)覆蓋的區(qū)域或者卡車(chē)上安裝相應(yīng)的LoRa網(wǎng)關(guān)，就能夠子網(wǎng)絡(luò)上追蹤到物品的蹤跡。在當(dāng)前普遍應(yīng)用的共享單車(chē)中，其定位的實(shí)現(xiàn)就是采用了LoRa技術(shù)和無(wú)線射頻技術(shù)，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的授權(quán)來(lái)實(shí)現(xiàn)完整的網(wǎng)絡(luò)連接。

3.2 應(yīng)用于智能停車(chē)場(chǎng)領(lǐng)域

當(dāng)前許多大城市都面臨著停車(chē)難的問(wèn)題，這時(shí)候應(yīng)用LoRa技術(shù)進(jìn)行相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)的部署，結(jié)合城市車(chē)輛停放的實(shí)際情況和模式，構(gòu)建智能化的城市停車(chē)模式。通過(guò)在停車(chē)區(qū)安裝相應(yīng)的地磁車(chē)輛監(jiān)測(cè)裝置，借助LoRa物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將車(chē)輛的信息傳入到系統(tǒng)中，在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行車(chē)輛停車(chē)信息的整合和調(diào)整，用戶(hù)通過(guò)使用相應(yīng)的APP就可以查看車(chē)輛附近的停車(chē)信息，從而方便城市的流暢運(yùn)行。

3.3 應(yīng)用于智能建筑

在建筑中安裝相應(yīng)的傳感器，定時(shí)將監(jiān)測(cè)到的信息上傳到相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，方便管理員進(jìn)行監(jiān)管和維護(hù)。通過(guò)使用LoRa技術(shù)連接相應(yīng)的門(mén)禁終端，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)門(mén)禁系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制，并掌握同行人員的信息，從而增強(qiáng)小區(qū)的安全性。應(yīng)用LoRa技術(shù)與智能照明開(kāi)關(guān)相連接，可以靈活地進(jìn)行智能管控，實(shí)現(xiàn)節(jié)能用電。

4 ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)和通信技術(shù)快速發(fā)展的背景下，LoRa物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了快速發(fā)展，相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值也在不斷增加。LoRa物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有低功耗、覆蓋范圍廣等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)較遠(yuǎn)距離的傳輸，在各行各業(yè)中得到越來(lái)越多的重視，LoRa物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用前景會(huì)變得更加光明。

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