為什么ZigBee和wifi那么好用，他還是選擇了lora呢？

　　就在ZigBee和ZWave兩家網(wǎng)絡(luò)技術(shù)明爭(zhēng)暗斗的·時(shí)候，一種新型的可遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)并且有著超低能耗的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)悄悄地發(fā)展起來，這種技術(shù)叫LoRa，是由升特公司(Semech)發(fā)布的一種專用于無線電調(diào)制解調(diào)的技術(shù)，它與其他如FSK(頻移鍵控)、GMSK(高斯最小頻移鍵控)、BPSK(二進(jìn)制相移鍵控)及其派生的調(diào)制方案形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。今天，小編僅從技術(shù)角度對(duì)LoRa這一物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域新的通訊技術(shù)進(jìn)行深度剖析。

　　LoRa

　　LoRa融合了數(shù)字?jǐn)U頻、數(shù)字信號(hào)處理和前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)，擁有前所未有的性能。此前，只有那些高等級(jí)的工業(yè)無線電通信會(huì)融合這些技術(shù)，而隨著LoRa的引入，嵌入式無線通信領(lǐng)域的局面發(fā)生了徹底的改變。

　　前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)是給待傳輸數(shù)據(jù)序列中增加了一些冗余信息，這樣，數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)程中注入的錯(cuò)誤碼元在接收端就會(huì)被及時(shí)糾正。這一技術(shù)減少了以往創(chuàng)建“自修復(fù)”數(shù)據(jù)包來重發(fā)的需求，且在解決由多徑衰落引發(fā)的突發(fā)性誤碼中表現(xiàn)良好。

　　一旦數(shù)據(jù)包分組建立起來且注入前向糾錯(cuò)編碼以保障可靠性，這些數(shù)據(jù)包將被送到數(shù)字?jǐn)U頻調(diào)制器中。這一調(diào)制器將分組數(shù)據(jù)包中每一比特饋入一個(gè)“展擴(kuò)器”中，將每一比特時(shí)間劃分為眾多碼片。LoRa調(diào)制解調(diào)器經(jīng)配置后，可劃分的范圍為64-4096碼片/比特。AngelBlocks配置調(diào)制解調(diào)器可使用4096碼片/比特中的最高擴(kuò)頻因子(12)。相對(duì)而言，ZigBee僅能劃分的范圍為10-12碼片/比特。

　　通過使用高擴(kuò)頻因子，LoRa技術(shù)可將小容量數(shù)據(jù)通過大范圍的無線電頻譜傳輸出去。實(shí)際上，當(dāng)你通過頻譜分析儀測(cè)量時(shí)，這些數(shù)據(jù)看上去像噪音，但區(qū)別在于噪音是不相關(guān)的，而數(shù)據(jù)具有相關(guān)性，基于此，數(shù)據(jù)實(shí)際上可以從噪音中被提取出來。其實(shí)，擴(kuò)頻因子越高，越多數(shù)據(jù)可從噪音中提取出來。

　　在一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)良好的GFSK接收端，8dB的最小信噪比(SNR)需要可靠地解調(diào)信號(hào)，采用配置AngelBlocks的方式，LoRa可解調(diào)一個(gè)信號(hào)，其信噪比為-20dB，GFSK方式與這一結(jié)果差距為28dB，這相當(dāng)于范圍和距離擴(kuò)大了很多。在戶外環(huán)境下，6dB的差距就可以實(shí)現(xiàn)2倍于原來的傳輸距離。

　　為了有效地對(duì)比不同技術(shù)之間傳輸范圍的表現(xiàn)，我們使用一個(gè)叫做“鏈路預(yù)算”的定量指標(biāo)。鏈路預(yù)算包括影響接收端信號(hào)強(qiáng)度的每一變量，在其簡(jiǎn)化體系中包括發(fā)射功率加上接收端靈敏度。

　　AngelBlocks的發(fā)射功率為100mW(20dBm)，接收端靈敏度為-129dBm，總的鏈路預(yù)算為149dB。比較而言，擁有靈敏度-110dBm(這已是其極好的數(shù)據(jù))的GFSK無線技術(shù)，需要5W的功率(37dBm)才能達(dá)到相同的鏈路預(yù)算值。在實(shí)踐中，大多GFSK無線技術(shù)接收端靈敏度可達(dá)到-103dBm，在此狀況下，發(fā)射端發(fā)射頻率必須為46dBm或者大約36W，才能達(dá)到與LoRa類似的鏈路預(yù)算值。

　　因此，使用LoRa技術(shù)我們能夠以低發(fā)射功率獲得更廣的傳輸范圍和距離，這種低功耗廣域技術(shù)正是我們所需的。

　　OpenRF協(xié)議

　　目前已有很多“標(biāo)準(zhǔn)化”協(xié)議應(yīng)用于家庭自動(dòng)化領(lǐng)域，ZigBee和ZWave是兩種主流的選擇，另外還有6LowPan以及其他協(xié)議。

　　大多數(shù)協(xié)議或多或少依賴無線網(wǎng)格(mesh)組網(wǎng)，有些依賴整體系統(tǒng)來達(dá)到合理地傳輸距離，不過這無法使用電池供電。

　　LoRa采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)哪康模覀儫o需網(wǎng)格化網(wǎng)絡(luò)。實(shí)際上，我們需要一個(gè)“輕量級(jí)”協(xié)議，適用于長(zhǎng)期以電池供電的方式。

　　OpenRF是為電池供電的應(yīng)用而開發(fā)的，例如水表和燃?xì)獗頂?shù)據(jù)讀取。OpenRF為媒介接入層(MAC Layer)定義了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的界面，允許其余各種各樣射頻集成電路裝置(RFICs)協(xié)同工作。OpenRF還提供了一個(gè)支持32位設(shè)備地址的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)層來保證消息傳遞，還有多重的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。理論上來說，OpenRF也可支持無線網(wǎng)格組網(wǎng)，雖然我們目前沒有那種功能性要求。

　　OpenRF提供兩個(gè)接口，其中API接口允許在一個(gè)微控制器的嵌入式應(yīng)用中集成OpenRF，我們用這一界面構(gòu)建了AngelBlocks的應(yīng)用。另一接口為指令接口，它允許外部主控制器在串行鏈路上使用AT指令集來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包。我們的應(yīng)用開發(fā)適配器在一個(gè)主機(jī)上使用指令接口控制AngelBlocks，其中Arduino和Pi適配器使用一個(gè)TTL級(jí)別的串行端口，PC/MAC適配器使用一個(gè)USB/COM端口，同一指令接口均可使用。

　　LoRa的騰空出世驚呆了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物ZigBee和ZWave，打得這些大佬們措手不及。超低功耗和遠(yuǎn)距離的傳輸使得LoRa剛被人知曉就獲得超高的人氣，在這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，LoRa這種專用于無線電調(diào)制解調(diào)的技術(shù)被運(yùn)用的領(lǐng)域?qū)?huì)越來越廣泛，將使得物物相連趨向柔性化，未來市場(chǎng)潛力巨大。