低功耗广域网LoRa技术进展与研究挑战

物联网的快速发展催生了大量新型的应用模式和互联生态,推动了产业数字化和智能化发展.物联网通过连接传感器、可穿戴设备、智能表计等低数据率、低功耗终端,赋予大量普通设备计算和联网的能力.随着应用场景和系统规模的扩展,传统无线技术难以适应物联网大规模、低功耗、远距离的设备组网要求.如何降低设备接入门槛、实现设备低功耗远距离连接,是当前物联网面临的重要挑战.LoRa(Long Range)作为一种代表性的低功耗广域网技术,有效解决了低功耗设备远距离连接问题,已成为物联网的核心支撑技术.然而LoRa在规模化应用中仍面临以下三方面重要挑战:(1)大规模连接场景高并发传输导致信号冲突,设备并发接入困难;(2)远距离无线链路信号衰减剧烈,弱信号可靠传输困难;(3)物联网共享信道异构协议干扰问题突出,广域异构共存困难.本文概述了现阶段低功耗广域物联网技术研究进展,重点阐述现有技术在实际应用场景中面临的三方面研究挑战及对应的技术方案.针对高并发冲突问题,现有研究提出冲突避免和并发解码方法;针对弱信号问题,现有研究在弱信号增强传输和接收端解码优化两个方面展开探索;针对异构协议竞争问题,现有研究设计了多种设计跨协议通信机制.本文综述了LoRa低功耗广域网最新相关研究,分析现有工作的创新点和局限性,并指出了低功耗广域网未来研究和发展的方向.

基于LoRa的多传感器低功耗数据采集方法

针对LoRa多传感器低功耗采集中同信道传感节点无效唤醒的问题,提出一种基于空中唤醒策略与信道切换机制相结合的低功耗采集方法。通过将LoRa通信链路划分为多个通信信道,不同信道分时切换复用,实现多传感节点的分组通信,避免从传感节点的无效唤醒,在有限信道容量下最大限度地降低从节点的通信功耗;并制定了LoRa局域网传感器通信指令协议,实现了多传感器的低功耗主动轮询采集、定点调试与预警上报。实验结果证明了所提方法的有效性。

LoRa技术在物联网低功耗传输中的应用研究

LoRa技术是一种长距离无线通信解决方案,已在物联网领域广泛应用,其能在广阔的地理范围内提供低功耗的数据传输功能。LoRa与其网络协议LoRaWAN共同支持物联网设备与互联网的连接,而不需要高能耗的传统移动网络。这种技术特别适合于需要低功耗和长距离通信的应用场景,例如,智能农业、城市管理和环境监测等。研究详细探讨了LoRa技术在物联网(IoT)低功耗传输中的具体应用,包括技术部署、能耗管理与优化、通信协议调优、系统级能耗优化策略及性能监测与反馈。通过实际案例分析,研究展示了LoRa技术如何有效地实现物联网设备的能效最优化,并讨论了在实际部署中面临的主要挑战及其解决方案,为物联网领域的低功耗通信提供了实用指导和理论依据。

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。

基于低功耗广域网的传感器网络通信方案

本文首先探讨了低功耗广域网技术(LPWAN)与传感器网络的集成,关注LoRa、Sigfox、NB-IoT及其优势,然后介绍了Zigbee、MQTT和CoAP等通信协议。最后,重点深入研究节能通信解决方案,包括负载循环、睡眠调度和数据聚合。通过这些策略,实现传感器网络能耗的优化,同时确保高效的数据传输。通过评估节能通信技术对网络性能的影响,体现出其在实现可持续和可扩展的传感器网络部署方面的重要性。

LoRa技术在低功耗广域网络中的实现和应用

先进科学技术的不断发展和完善,为低功耗广域网技术的研发和应用创造了十分有力的环境,如将LongRange(LoRa)技术运用于低功耗广域网络中,有效地降低了该网络的使用成本和技术含量,为低功耗广域网络由专业化向商业化的转型奠定了坚实的基础。文章在参考相关研究资料之后,对LoRa技术的特点进行了详细的总结,并根据笔者多年的工作经验,阐述了低功耗广域网络在融合LoRa技术后的应用价值,力求为我国物联网通信事业的持续发展谏言献策。

基于LoRa技术的低功耗广域网通信应用设计

LoRa是一种基于扩频技术的远距离无线传输技术,随着我国高新技术产业的不断发展,LoRa低功耗广域网通信技术在大规模化的农业种植以及工业制造等领域应用越来越广泛,具有良好的行业发展前景。应用LoRa技术构建低功耗传感网络,设计出一个网关,支持多个终端,在终端实现对温度、湿度等数据的采集,速率优于1kb/ps,覆盖直径大于3km,通过实验测试达到较好的性能。

一种基于Lora低功耗无线广域网的设计

本文所设计的基于Lora的无线广域网将Lora模组与成熟的智能路由组合在一起,仅需要用户的设备节点支持标准协议,即可通过物联网路由器与互联网交换数据,达到低功耗联网。此系统主要由四部分组成,分别为节点,网关,服务器,使用接口。节点部分由传感器收集数据,经过LoRa模块向外发送广播包。低功耗低成本宽覆盖的联网模式为后续的商业市场推广带来了更大的空间。

基于低功耗广域网的海岛水产养殖环境监测系统研制

针对海岛环境中水产养殖区域分散、工作环境恶劣、人工巡检不便等问题,设计了基于低功耗广域物联网的海岛养殖环境监测系统。系统包括集成Arduino和传感器的终端采集节点,通过LoRa技术实现数据汇总和远距离传输的汇聚网关,利用Python与PostgreSQL开发用于数据接收、存储、处理、访问和控制的后台监测系统。通过对网络拓扑复杂度、能耗等方面的评估,表明在海岛环境下部署水产养殖环境监测系统,相比传统Zigbee多跳无线传感网,采用LoRaWAN,其单跳节点覆盖范围更大,而网络复杂度、能耗等更优。测试表明该系统能以较低功耗实现整片区域内远距离数据采集,有效传输养殖区水体环境数据。网络生存期与传输可靠性测试表明,当传感器节点采用3.7 V/4 200 mAh锂电池,上传周期为30 min时,监测网络的有效生存期理论上可达2.4 a;在800 m通信范围内,发射功率为20 mW时,节点丢包率小于3.6%,具有较高的通信可靠性。该研究可为水产养殖生产和物联网应用研究提供有效参考。

基于LoRa的物联网低功耗广域系统设计

在传统物联网的基础上,提出低功耗广域LoRa的解决方案。设计一套由采集层、终端层和应用层组成的物联网架构并设计系统原型,介绍架构的硬件设计和软件设计,实现了物联网低功耗广域接入技术。最后通过其实例应用,展示LoRa的应用前景。该系统充分发挥了LoRa技术在高性能、远距离、低功耗,支持大规模组网、测距和定位等方面突出的优点,对未来物联网系统的设计、开发、部署和运营具有一定意义。

低功耗广域网络技术综述

低功耗广域网(Low-Power Wide-Area Network,LPWAN)是当今物联网接入网技术的主要热点之一、相较于传统的移动蜂窝技术(如2G、3G、4G等)和短距离通信技术(如蓝牙、Zigbee等),LPWAN具备低成本、低功耗、广覆盖、大连接的特点,能很好地与物联网应用需求相匹配。文章以分析物联网接入网络需求为起点,讨论LPWAN技术特点以及国内外的发展现状;然后,针对几种当今主流LPWAN技术,包括NB-IoT、LoRaWAN、Weightless、Sigfox,从技术背景和关键技术点等方面分别展开讨论,并综合讨论各技术的性能属性和商业化发展进程;最后,在总结物联网低功耗广域接入技术的同时提出展望。

LoRa技术在低功耗广域网络中的实现研究

LoRa技术的使用使得扩频技术发展为民用产品以及工业产品,在低功耗广域网络中的意义较为重要。基于此,本文说明了LoRa技术的特点,分析了基于LoRa技术的低功耗广域网络的系统架构,阐述了基于LoRa技术的低功耗广域网络在典型环境中的覆盖率测试。

农业科技园区低功耗广域网络搭建实践与展望

比较了现有各种低功耗广域网络(Low-Power Wide-Area Network,LPWAN)的优缺点和发展态势,针对窄带物联网(NB-IoT)和LoRa两种主流通讯协议进行了重点介绍和优缺点分析,介绍了在农业科技园区进行实际搭建LoRa环境的情况,给出了本实验环境下的设施大棚点位测试和可视距离测试,提出了设施大棚传感器点位放置建议。对农业生产经营者和农业科技园区管理者在物联网网络选择方面给出了参考建议,对于规模不太大、电信网络覆盖良好的园区,建议选择NB-IoT技术来搭建自己的物联网;对于规模很大、电信网络覆盖又比较差的园区,建议组建自己的LoRaWAN网络开展物联网应用。最后,对5G、LPWAN、区块链、边缘计算等新一代信息技术的综合应用将助力构建未来价值物联网络进行了展望。

基于数据挖掘的RPMA低功耗广域网网络规划方法

针对RPMA低功耗广域网基站密度大、业务分布不均匀等特点,提出了一种基于数据挖掘的网络规划方法。首先,利用提升回归树算法建立了信号质量预测模型,用于提取网络的覆盖分布空间模式;然后,针对覆盖分布空间模式,采用加权k-centroids分簇算法得到适应当前模式的最优基站部署;最后,根据总目标函数判定得到最终的基站拓扑。通过真实数据集的仿真实验结果表明,与传统的网络规划方法相比,所提的方法很好地提升低功耗广域网网络的覆盖质量。

基于LoRa的低功耗种猪体温测量及监测系统

针对养猪场中传统人工测量种猪体温数据方式成本高、灵活性差、时效性低、工作量大等问题,设计了基于LoRa的低功耗种猪体温测量及监测系统。详细介绍了监测节点、数据通信方案和云平台网页端的软硬件设计。监测节点选用国产LP5100低功耗芯片为主控处理器,通过SPI通信方式获取ADT7320温度传感器采集的种猪体温数据并由集成的LoRa模块发送至网关。LoRa网关采用TCP/IP通信协议将汇总的体温数据存储在云端服务器并应用MySQL数据库进行数据管理。通过设计网页端作为云平台进行数据监测,利用Highchart库进行数据可视化分析并显示每头种猪的体温变化曲线。为了尽可能地降低系统功耗,设计了一套工作流程算法,该算法可以合理安排各个模块的工作顺序和时间。在某养猪场进行系统组装和应用,经过长期测试表明,该系统能够准确测量种猪一天内体温的变化及趋势,休眠时平均电流为55.92μA,稳定通信距离可达150 m,满足长期远程精准监测种猪体温的要求。

低功耗广域网在电网的物联应用

针对智能电网的发展趋势及现实要求,为了切实推进智能电网物联信息化建设,提出以低功耗广域网构建电网物联通信架构来规划物联应用。结果表明:这种架构在整体网络部署设计上充分借鉴成熟的运营级设计方案,为匹配带宽限制而使用的前端识别新方案实现了非数字设备的数据采集,解决了电力监测的一块盲区。可见这一物联应用能充分发挥低功耗广域网在能耗、容量上的优势,最大化实现了电力设备的数据互联,突破了变电站单点区域监控监测范围,实现了全网线路上安全监测的覆盖,并可进一步推广到其它行业以推进工业生产智慧化。

基于LoRa的物联网低功耗通信协议设计

针对远距离无线电(Long Range Radio,LoRa)技术在物联网(Internet of Things,IoT)中的应用挑战,提出了一系列有效的解决方案,旨在设计低功耗通信协议。采用自适应数据封装与解封装的方法,确保数据传输的高效率和高可靠性,以适应不同数据大小和频率的应用需求。将随机指数后退算法作为通道访问与调度机制,成功降低了通信碰撞率,提高了通信成功率,特别适用于高竞争的通信环境。最后,利用节点管理和能耗优化策略,综合考虑节点的休眠与唤醒、数据更新和远程管理,延长了电池使用寿命、增强了网络的可维护性。

物联网低功耗广域网络技术及芯片综述

随着全球物联网(IoT)产业技术的进一步发展,对于低带宽、低功耗、远距离、大量数据连接的物联网应用需求愈发增加,其中低功耗广域网络(LPWAN)技术正是为满足此需求应运而生的远距离无线通信技术。LPWAN技术可分为两类:一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术,另一类是工作于授权频谱的NB-IoT等技术。本文分析了现有的国内外LPWAN技术的优劣势以及芯片开发情况,并对未来LPWAN的发展提出了思考和建议。

低功耗广域网络产业现状及国内市场前景

当今万物互联的时代,大量设备连接的需求促使"低功耗广域网络"技术标准的和商用化进展加速,成为物联网领域最为热门的话题。文章从补齐物联网通信层短板的角度分析低功耗广域网络在物联网产业中的地位,并对低功耗广域网络的发展历程进行回顾。针对当前低功耗广域网络商用中的市场格局,阐述以NB-IoT、LoRa为代表的两大主流阵营的市场格局,并从产业经济学的角度,对NB-IoT、LoRa产业链各环节的市场集中度进行对比分析,探索国内市场上低功耗广域网络的市场竞争状况,并认为最终NB-IoT、LoRa可能都会成为该领域主流技术,两者将定位于不同市场领域,共存发展。

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。