LoRa信号干扰分析与性能研究

LoRa(Long Range radio)系统在当前不断发展的低功率广域网(LPWAN)中处于相对领先地位。它的MAC层采用的是基于ALOHA的接入协议。该接入机制虽然简单易实现,但同时也容易加剧冲突和碰撞的发生,降低整个系统的通信性能。因此,需要研究多个终端同时占用信道资源时的相互干扰情况,而LoRa信号的扩频因子(SF)将决定信号的通信覆盖范围。因此,分析了干扰信号的SF与发送信号的SF相同以及不同时,干扰信号对发送信号解调性能的影响。实验结果表明,相同SF信号间的干扰影响相对较大,而干扰信号使用的SF与发送信号不同时,干扰的影响相对较小。通过理论分析,获得了接收端正确解调时所要求的信干比(SIR)。可见,不同SF的LoRa信号可看作伪正交。

非坚持型载波监听多路访问机制对LoRa网络扩展性的影响

LoRaWAN是低功耗广域网(LPWAN)中的一种无线通信标准,为物联网的发展提供了支撑。然而,受限于扩频因子(SF)间不完全正交性的特点和LoRaWAN不具备先听后发(LBT)机制的事实,基于ALOHA的传输调度方式会引发严重的信道冲突,极大降低了LoRa(Long Range Radio)网络的扩展性。为提高LoRa网络的扩展性,提出用非坚持型载波监听多路访问(NP-CSMA)机制替代LoRaWAN中ALOHA的介质访问控制机制,通过LBT协调LoRa网络中SF相同的各个节点接入信道的时间。不同SF之间的传输则采用多种SF信号并行传输,以减少共信道中同SF干扰和避免SF间干扰。为了分析NP-CSMA对LoRa网络扩展性的影响,通过理论分析和NS3仿真对LoRaWAN与NP-CSMA构建的LoRa网络进行比较。实验结果表明,在相同的条件下,与LoRaWAN相比,NP-CSMA在网络通信负载率为1的情况下,它的理论数据包交付率(PDR)性能比LoRaWAN高58.09%。在信道利用率方面,与LoRaWAN相比,NP-CSMA的饱和信道利用率提高了214.9%,容纳的节点数量也增加了60.0%。另外,NP-CSMA的平均时延在网络通信负载率小于1.7时也低于确认型LoRaWAN,而且在扩频因子为7和10时,它用于维持信道活动检测(CAD)模式所造成的额外能耗也比LoRaWAN用于接收来自网关确认消息所需的额外能耗低1.0~1.3 mJ和2.5~5.1 mJ;充分反映了NP-CSMA可以有效提高LoRa网络的可扩展性。

基于LPWAN技术的采煤沉陷区杆塔倾斜监测系统

随着地下采煤活动不断加大,越来越多的输电杆塔不可避免地被建设在煤矿沉陷区。目前,现有手段采用靠人力去进行定期检查一定会浪费大量的人力和物力,因而需开展对位于煤矿沉陷区的杆塔进行实时在线检测。基于NB-IoT和LoRa提出了一种新的算法——低功耗广域网(LPWAN)技术,提出了一种新型的输电杆塔倾斜监测系统,其中包含1个主节点和多个子节点,以适应地域广和远距离的需求信息监控。该系统通过LoRa多节点网络的数据传输,将杆塔的倾斜参数通过NB-IoT上传至在线实时监控系统。管理人员可以从后台得出监测数据并分析结果,及时对处于煤矿沉陷区的有故障的输电杆塔进行针对性的维护。

LoRa无线网络技术与应用现状研究

为了深入研究LoRa无线网络技术,文章首先介绍低功耗广域网技术以及相对于其它非授权LPWAN技术LoRa的优势,并对LoRa联盟及其制定的标准作出说明;其次根据LoRa网络的技术特点及优势,详细阐述LoRa跳频、网络架构、自适应数据速率和定位技术等特性;再次,介绍国内外LoRa网络的应用现状;最后,从技术角度对LoRa技术的研究现状和未来研究方向进行总结概括。

基于LPWAN物联网的光伏温室智能监控系统设计

针对大型温室现存能耗高、监测困难以及自动化管理水平不高的局限,设计了集光伏发电、低功率广域物联网(LPWAN)和云平台技术于一体的温室智能监控系统。根据桂南气候特征和茄果类蔬菜生长特性,通过ECOTECT对比分析温室2种光伏排布的光照和温度,得出棋盘式光伏温室采光和散热更适宜其生长。下位机利用LoRa和NB-IoT特有优势自组星状结构采集、传输温室环境参数,上位机结合B/S结构、RBF-PID智能控制策略、云平台技术在PC和移动端实现远程监测和智能调控。应用表明该系统在复杂环境下通信距离1.5 km时丢包率不超过3.4%,通信成功率在96%以上,满足大型温室环境信息实时采集和稳定传输要求,并能长期将各环境参数维持在最佳生产阈值内,有助于提高茄果类蔬菜的产量和品质,也为光伏温室智能化监控系统提供一种新思路。

LoRa无线技术在油田数字化建设中的应用研究

LoRa物联网无线传输技术具有绕射能力强、功耗低、链路预算高的特点,特别适合于油田数字化油气水井生产和工况数据传输中的低速率、远距离、地形地貌复杂的应用场景。当前LoRa WAN协议开发还不成熟,仅支持透明传输,无法大规模组网应用,但可以作为局部区域的无线接入或无线骨干网的覆盖延伸技术,具有较高的推广应用价值。基于数字化油田对多媒体宽带传输的需求,油气水井场可采用TD-LTE作为主要覆盖网络,部署TD-LTE LoRa网关,用LoRa技术实现复杂地貌环境下井场无线传感器数据的中继接力传输。

LoRa无线网络技术分析

为了深入研究Lo Ra无线网络技术,首先对几种常见的非授权频谱低功耗广域网技术进行参数对比分析,相比于其他非授权技术,Lo Ra具备明显优势,并说明了Lo Ra相关的标准组织。然后根据Lo Ra网络的技术特点及优势,详细阐述了网络架构机制、工作模式、自适应数据速率、消息安全加密机制等,并据此引出适用的应用场景。最后针对Lo Ra自身的优势和NB-Io T技术的崛起,从市场和技术角度分析了Lo Ra面临的机遇与挑战。

新兴物联网技术——LoRa

依靠科技的发展,现有通信网络已经由人与人、人与物、发展到物与物形成的所谓物联网。物联网技术近年来飞速发展,相应的物联网产业也在飞速增长。然而,快速发展的背后也面临着许多问题,现有的通信技术设计之初便是针对人与人之间的通信,无法满足物联网通信的需要。因此,一种基于扩频技术的无线通信技术—LoRa应运而生。其低功耗、广域覆盖的特点非常适合于物联网大规模的部署。文章阐述LoRa的发展历程,介绍LoRa的调制和LoRaWAN三种终端设备,最后分析LoRa的关键技术,详细描述并列举一些LoRa应用的具体实例。

LPWAN技术在石化企业智能安全中的应用研究

为实现对石化企业现场风险信息的全方位获取和安全事故的有效防范,深入研究低功率广域网(LPWAN),基于LoRa技术的优选和应用,研制了具有高防爆性能的分体式多功能监控监测设备。通过集成气体传感监测、精准定位、视频监控及智能分析等技术,形成现场的全方位安全监管和监测预警系统。LoRa/蜂窝通信技术混搭和融合组网辅助实现了现场多维信息的采集传输、设备组网和智能联动报警,增强企业识别、分析和处置现场多风险异常情况能力,不断提升石化企业智能化安全监管水平。

LoRa调制在低轨卫星物联网下适应性研究

LoRa (Long Range)有着低功耗、广覆盖的优点,是目前地面物联网发展最具前景的技术之一。在分析地面物联网中LoRa性能的基础上,本文研究了LoRa在低轨卫星物联网下的性能。先仿照LEO系统(铱星)的仿真系数,得出LoRa在有高斯白噪声的莱斯信道模型下的性能,然后分析比较了LoRa体制在不同多普勒残余频差、扩频因子和发射功率下的性能,仿真结果表明,LoRa调制可满足系统的吞吐量要求。因此在本文的仿真条件下,LoRa调制可以满足低轨卫星物联网场景下的性能要求。

基于NS-3的海上移动场景LoRa网络性能研究

近几年来,低功耗广域网(Low Power Wide Area Network (LPWAN))技术以功耗低、距离远、网络部署规模大的优势在物联网应用中兴起。LoRa作为LPWAN技术的热门技术之一也成为了研究和应用的重点。目前,对LoRa技术的研究大多数是在陆地场景,海上场景研究较少。而在物联网中,海上移动场景也是重要的应用场景,因此研究LoRa技术在海上移动通信的性能有其重要的意义。使用NS-3仿真平台,通过仿真平台中的LoRaWAN模块,建立海上通信信道模型和节点移动模型,研究LoRa技术在海上环境移动场景下的数据包投递率、网络规模等性能,为今后实际应用提供理论基础。

基于二元指数后退算法的LoRaWAN协议

通过对LoRaWAN协议信道接入过程进行分析,发现其在网络负载大的情况下数据传输成功率较低。考虑到提高传输成功率能够有效减少终端重传的次数,降低功耗从而延长终端寿命,因此将LoRaWAN协议与二元指数后退算法相结合,提出一种改进协议。采用简单状态机描述原始协议和改进协议的数据传输过程,并利用概率分析进行数学建模。基于MATLAB的仿真结果表明,改进协议能够有效提升网络传输成功率,虽然网络平均延时相应增加,但可通过增大带宽补偿此方面不足。

LoRa调制及其在衰落信道下的性能分析

物联网的快速发展对于无线通信技术提出了更高的要求,专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计的低功耗广域网技术( LPWAN: Low Power Wide Area Network)快速兴起。LoRa( Low Power Long Range Transceiver)作为LPWAN 技术的典型代表,受到了广泛的关注与研究。本文对于LoRa 的物理层技术体制进行了分析,给出了其基本的数学信号处理模型,提出了基于FFT( Fast Fourier Transform)的信号解调算法,并将该调制解调技术的仿真性能与正交调制非相干检测的理论性能进行了比较,由仿真结果可以看出,两者的性能是一致的。除此之外,分析了LoRa 系统在Guassian 信道及典型衰落信道下的性能表现。

LoRa与NB-IoT通信技术研究现状

随着第4次工业革命的到来,物联网技术迅速发展,物联网设备的数量以指数形式增加。无线通信技术作为物联网技术的重要支撑,对其发展至关重要。作为LPWAN中应用最为广泛的两种无线通信技术,LoRa和NB-IoT具有低功耗、广覆盖、广连接等特点。文章对LoRa和NB-IoT无线通信技术进行了综述。首先,从成本、覆盖范围、容量、延迟、电池寿命、服务质量、可靠性等方面对LoRa和NB-IoT进行了对比;其次,总结了近年来这两种无线通信技术的研究现状及其应用场景;最后,对LoRa和NB-IoT今后研究方向进行了展望。

LoRa调制技术及解调算法

LoRa是目前工业界大力推广的一种低功耗广域网技术(LPWAN)技术,但其中的核心调制技术专利由美国Semtech公司拥有,其技术细节没有被公开。基于此,针对LoRa的调制解调技术原理进行详细的数学描述,并给出了具体的调制解调算法。同时,对LoRa调制的性能进行了高斯白噪声信道及多径衰落信道下的仿真比较,仿真结果验证了LoRa调制技术在低速远距离通信场景中的优越性。

多协议融合LPWAN能源物联网云平台的设计

能源物联网存在多类型数据,如发电到配电侧设备运行情境数据、用户侧能源数据、能源新技术及业务类数据等。为解决多协议中间件、多源异构数据接入等问题,文中基于“云管端一体化”思想提出构建LPWAN能源物联网云平台,同时基于LoRa和NB-IoT网络协议进行高并发数据接入及融合,为能源物联网云平台的设计提供技术参考。相关性能测试表明,该云平台运行稳定且具有实用性。

LoRa技术在低功耗广域网络中的实现和应用

低功耗广域网技术发展如火如荼,Long Range(LoRa)以及由此而来的Long Range Wide Area Network(LoRaWAN)系统在其中占据重要地位,商用化程度较高。从描述LoRa技术当前进展开始,阐述典型LoRaWAN系统的组成和作用,结合大量不同环境下的网络测试和应用案例,探讨运营商和企业联盟在推动低功耗广域网建设方面的特点。同时,展示LoRaWAN技术的部分优势、当前现状和可预见的未来,最后分析当窄带物联网技术到来以后,LoRaWAN与之共存的可能和差异化市场服务的战略。

多模态LoRa通信技术在光伏机器人的应用

为解决光伏清洁机器人通信的功耗高、通讯距离受限等问题,对LoRa(Long Range)技术在光伏机器人中的应用进行了研究。结合光伏机器人的应用场景以及LoRa技术,设计了低功耗通信方案,提出了基于LoRaWAN标准协议的ClassA、B、C 3种工作模式相结合的多模态LoRa通信机制,并设计了网络层的通信协议,实现了机器人系统的功耗和通信时效的兼顾。最后结合北京某分布式屋顶的光伏机器人项目,实现系统方案。实验分析表明,相比较于传统控制方法,所提LoRa通信机制能够降低功耗,提高产品性能。

基于LoRa无线传输的多路热电偶测试系统的设计与实现

基于实现32路或以上热电偶温度传感器的温度测量方法,通过LoRa技术组建无线传感网络,以实现多节点温度测量远距离传输的功能。

基于LoRa的低功耗窄带广域物联网网关研究与设计

LPWAN(低功耗广域网)专为低速率、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计,其在低功耗下提供远程广域网通信能力。LPWAN(低功耗广域网)通信技术有很广泛的发展前景,但现有的LPWAN技术在通信信道共存、基站可伸缩性、覆盖率等方面都面临许多挑战。论文结合Lo Ra无线通信技术,提出了一种全双工信道下的物联网室外基站系统,解决LoRa基站射频端8个上行信道、1个下行信道的非对称化问题,有效提升单基站数据通信容量、速率。