云南物聯(lián)網(wǎng)無線技術-LORA

影響無線通信距離因素

自身因素：

○ 接收靈敏度

○ 發(fā)射功率

○ 發(fā)射天線增益

○ 接收天線增益

環(huán)境因素：

○ 障礙物

○ 發(fā)射與接收天線高度

○ 電磁干擾

○ 天氣影響

○ 移動情況

物聯(lián)網(wǎng)無線技術

A：接收靈敏度

接收機能夠識別到的、低的電磁波能量。單位也是dBm。

靈敏度越高，傳輸距離也越遠。

每增加3dB，接收靈敏度提高一倍。

之所以接收靈敏度不用“瓦”這個功率概念，是因為實在太小了，例如藍牙的-90dBm約合0.000000001毫瓦，GPS的-150dBm，只有10的負15次方毫瓦。

• UWB（-96dBm）

• BLE（-90dBm）
  

• WiFi/11g（-85dBm）
  

• LTE（-110dBm）

• NB-IoT（-130dBm）

• LoRa（-142dBm）

• GPS（-150dBm）

LORA的理想環(huán)境距離50KM，接收靈敏度高是LORA的優(yōu)勢。

B：天線

在無線系統(tǒng)中，天線被用來把電流波轉(zhuǎn)換成電磁波，在轉(zhuǎn)換過程當中還能夠?qū)Πl(fā)射和接收的信號進行“放大”，這種能量放大的度量成為 “增益（Gain）”。天線增益的度量單位為“ dBi ”。 

因為無線系統(tǒng)中的電磁波能量是由發(fā)射設備的發(fā)射能量和天線的放大疊加做用產(chǎn)生，所以度量發(fā)射能量同一度量－增益（ dB ），例如，發(fā)射設備的功率為 100mW ，或 20dBm ；天線的增益為 10dBi ，則： 
             發(fā)射總能量＝發(fā)射功率（ dBm ）＋天線增益（ dBi ） 
                         ＝ 20dBm ＋ 10dBi 
                         ＝ 30dBm 
或者：              ＝ 1000mW
                         ＝ 1W 

在“小功率”系統(tǒng)中（例如無線局域網(wǎng)絡設備）每一個 dB 都很是重要，特別要記住“ 3 dB 法則”。 
            每增長或下降 3 dB ，意味著增長一倍或下降一半的功率：
                       -3 dB = 1/2 功率
                       -6 dB = 1/4 功率
                       +3 dB = 2x 功率
                       +6 dB = 4x 功率

天線并沒有增加信號的能量，只是更改了信號的覆蓋。天線的方向圖可以展示信號的能量分布

C：發(fā)射功率

dBm = 10 x log[ 功率 mW] 

EIRP（Effective Isotropic Radiated Power）

有效全向輻射功率EIRP（Effective Isotropic Radiated Power）其計算公式為

EIRP = P – Loss + G。

 P：射頻的發(fā)射功率，是天線的輸入功率，每路射頻的發(fā)射功率之和，即組合功率，單位dBm。例如一臺3*3 MIMO的AP，有3路射頻，假設單路射頻的發(fā)射功率是20dBm(100mW)，放大3倍約為5dB，則組合功率是20 + 5 = 25dBm(300mW)。

Loss：連接天線的轉(zhuǎn)接頭和饋線等線路損耗，單位dB。

G：天線增益，單位dBi或dBd。具體概念可參見天線增益。

例如組合功率是25dBm，線路損耗是1dB，天線增益是3dBi，

則EIRP = 25 – 1 + 3 = 27dBm。

中國對于EIRP的限制

2.4GHz頻段（天線增益＜10dBi時：≤100mW或≤20dBm，一般是家用路由器和室內(nèi)AP；天線增益≥10dBi時：≤500mW或≤27dBm，一般是室外AP）

5.2Ghz頻段（36~64信道）≤200mW或23dBm

5.8Ghz頻段（149~165信道）：≤2000+mW或33dBm

LoRa支持+20dBm -100mW電壓變化時恒定的射頻功率輸出。

LORA通訊

LoRa作為一種低功率、長距離、經(jīng)濟實惠、簡單高效的無線數(shù)字通信技術被人所熟知，被廣泛用于全球智能抄表應用和軍事空間通信領域。是LPWAN通信技術中極具代表性技術，LoRa主要在全球免費頻段運行，包括433、868、915MHz等。

LoRa技術本身擁有超高的接收靈敏度和超強的信噪比。LoRa融合了數(shù)字擴頻、數(shù)字信號處理和前向糾錯編碼技術。

1、遠距離：

由于LoRa采用了擴頻技術，且敏度更接近香農(nóng)極限定理，降低了信噪比要求，傳播距離更長，即使是50Km也沒有問題。

通常來說20dBm（100mW）的在低空速下距離可達4～6KM，功率再大些的30dBm(1W)空曠下可達8～10KM；

2、抗干擾能力：

在所有的物聯(lián)網(wǎng)通信技術中，LoRa技術可在噪聲下20dB解調(diào)，而其它的物聯(lián)網(wǎng)通信技術必須高于噪聲一定強度才能實現(xiàn)解調(diào)。

3、低功耗：

LoRaWan在睡眠狀態(tài)電流甚至低于1μA，發(fā)射17dBm信號時電流僅為45mA，接受信號時電流僅為5mA。

4：LORA數(shù)據(jù)通訊

● 在LoRa模式中大數(shù)據(jù)包長度是255個字節(jié)。

● 傳輸速率：幾百到幾十Kbps，速率越低傳輸距離越長

● 支持128個信道，接收和發(fā)送可選擇不同信道

● LORA（私有、節(jié)點數(shù)有限，節(jié)點帶寬大）和LORAWAN（相對標準、節(jié)點是大，節(jié)點帶寬小）兩種通訊架構，適用不同的應用場景

● LORA中繼是軟件通訊技術解決更長距離LORA信號覆蓋

● 硬性設備形態(tài)：LORA節(jié)點、LORA網(wǎng)關或LORAWAN網(wǎng)關、LORA中繼）

UWB+LORA（基站方式）

UWB+LORA（信標方式）

○ UWB采用5頻道，6.2-6.7GHz

○ LORA頻段：410-570Mhz

○ UWB信標：38AH電池，3-5年

○ UWB+LORA胸卡：一個月以上