LoRa ( Lo ng Ra nge) es una técnica patentada de modulación de red de área amplia de baja potencia . [1] Se basa en técnicas de modulación de espectro ensanchado derivadas de la tecnología chirp de espectro ensanchado (CSS). [2] Fue desarrollado por Cycleo de Grenoble, Francia y adquirido por Semtech , el miembro fundador de LoRa Alliance y está patentado. [3]
Desarrollado por | Semtech |
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Tipo de conector | SPI / I2C |
Hardware compatible | SX1261, SX1262, SX1268, SX1272, SX1276, SX1278 |
Alcance físico | 10km + en perfectas condiciones. |
Características
LoRa utiliza bandas de radiofrecuencia subgigahercios sin licencia como EU433 (433.05-434.79 MHz) y EU863-870 ( 863-870 / 873 MHz) en Europa ; AU915-928 / AS923-1 (915-928 MHz) en Australia ; US902-928 (902-928 MHz) en América del Norte ; IN865-867 (865-867 MHz) en India ; y AU915-928 / AS923-1 y EU433 Sudeste de Asia . [4] LoRa permite transmisiones de largo alcance con bajo consumo de energía. [5] La tecnología cubre la capa física , mientras que otras tecnologías y protocolos como LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) cubren las capas superiores. Puede alcanzar velocidades de datos entre 0,3 kbit / sy 27 kbit / s, dependiendo del factor de dispersión. [6]
Los dispositivos LoRa tienen capacidades de geolocalización que se utilizan para trilaterar las posiciones de los dispositivos a través de marcas de tiempo desde las puertas de enlace. [7]
LoRa PHY
LoRa utiliza una modulación de espectro ensanchado patentada que es similar y derivada de la modulación de espectro ensanchado chirp (CSS). La modulación LoRa de espectro ensanchado se realiza representando cada bit de información de carga útil mediante múltiples chirridos de información. La velocidad a la que se envía la información de dispersión se denomina velocidad de símbolos, la relación entre la velocidad de símbolos nominal y la velocidad de chirp es el factor de expansión (SF) y representa el número de símbolos enviados por bit de información. [2] El resultado es una modulación digital M-ary, donde el Las posibles formas de onda a la salida del modulador son señales moduladas por chirp en el intervalo de frecuencia () con M frecuencias iniciales diferentes: la frecuencia instantánea se incrementa linealmente y luego se ajusta a cuando alcanza la frecuencia máxima . [8]
LoRa puede intercambiar la velocidad de datos por la sensibilidad con un ancho de banda de canal fijo seleccionando la cantidad de propagación utilizada (un parámetro de radio seleccionable de 6 a 12). Un SF más bajo significa que se envían más chirridos por segundo; por lo tanto, puede codificar más datos por segundo. Un SF más alto implica menos chirridos por segundo; por lo tanto, hay menos datos para codificar por segundo. En comparación con un SF más bajo, enviar la misma cantidad de datos con un SF más alto necesita más tiempo de transmisión, conocido como tiempo aire. Más tiempo de uso significa que el módem está funcionando durante más tiempo y consume más energía. El beneficio de un SF alto es que un tiempo de aire más extendido brinda al receptor más oportunidades de muestrear la potencia de la señal, lo que resulta en una mejor sensibilidad. [9] El módem LoRa permite cambiar la potencia de transmisión de 2dBm a 14dBm (433 MHz) o tan alta como 20dBm (865 MHz a 867MHz, 915 MHz y 923 MHz) según la regulación de cada país. Una mayor potencia de transmisión proporciona al receptor una mejor potencia de señal y una mejor sensibilidad, pero a costa de consumir más energía. Existen estudios de medición para comprender el desempeño de LoRa con respecto al consumo de energía, distancias de comunicación y eficiencia de acceso al medio. [10]
Además, LoRa utiliza codificación de corrección de errores directa para mejorar la resistencia frente a interferencias. El alto rango de LoRa se caracteriza por altos presupuestos de enlace inalámbrico de alrededor de 155 dB a 170 dB. [11]
LoRaWAN
Dado que LoRa define la capa física inferior, faltaban las capas superiores de red. LoRaWAN es uno de varios protocolos que se desarrollaron para definir las capas superiores de la red. LoRaWAN es un protocolo de capa de control de acceso al medio (MAC) basado en la nube, pero actúa principalmente como un protocolo de capa de red para administrar la comunicación entre las puertas de enlace LPWAN y los dispositivos de nodo final como un protocolo de enrutamiento, mantenido por LoRa Alliance.
LoRaWAN define el protocolo de comunicación y la arquitectura del sistema para la red, mientras que la capa física de LoRa habilita el enlace de comunicación de largo alcance. LoRaWAN también es responsable de administrar las frecuencias de comunicación, la velocidad de datos y la energía de todos los dispositivos. [12] Los dispositivos en la red son asíncronos y transmiten cuando tienen datos disponibles para enviar. Los datos transmitidos por un dispositivo de nodo final son recibidos por múltiples pasarelas, que envían los paquetes de datos a un servidor de red centralizado. [13] A continuación, los datos se envían a los servidores de aplicaciones. [14] La tecnología muestra una alta confiabilidad para la carga moderada, sin embargo, tiene algunos problemas de rendimiento relacionados con el envío de acuses de recibo. [15]
Historial de versiones
- Enero de 2015: 1.0 [16] [17]
- Febrero de 2016: 1.0.1 [18]
- Julio de 2016: 1.0.2 [19]
- Octubre de 2017: 1.1, agrega la Clase B [20]
- Julio de 2018: 1.0.3 [21]
- Octubre de 2020: 1.0.4 [22]
Alianza LoRa
LoRa Alliance es una asociación 501 (c) (6) [23] creada en 2015 para admitir el protocolo LoRaWAN (red de área amplia de largo alcance) y garantizar la interoperabilidad de todos los productos y tecnologías LoRaWAN. Esta asociación abierta sin fines de lucro tiene más de 500 miembros. [24] Algunos miembros de la Alianza LoRa son IBM , Everynet , Actility , Microchip , naranja , Cisco , KPN , Swisscom , Semtech , A2A SPA Smart City , Bouygues Telecom , SingTel , Proximus , las cosas Industrias y Cavagna Grupo . [25] En 2018, LoRa Alliance tenía más de 100 operadores de red LoRaWAN en más de 100 países. [26] La Alianza es administrada por el Grupo VTM en Beaverton, Oregon . [27]
LoRaWAN para redes 4G / 5G
Con la expansión de IoT, podemos encontrar en LoRaWAN una solución al alto costo y alto consumo de energía de IoT para redes 4G / 5G. [28] El uso de LoRaWAN nos permitirá resolver algunos problemas con las redes 5G desarrolladas recientemente, al tiempo que nos permitirá recuperarnos de algunas situaciones inesperadas. [29]
Ver también
- DASH7 : una alternativa abierta popular a LoRa
- IEEE 802.11ah : estándar de largo alcance de bajo consumo no patentado
- CC430 : un MCU y un transceptor de RF de menos de 1 Ghz
- NB-IoT
- LTE Cat M1
- MIoTy : tecnología LPWAN sub-GHz para redes de sensores
- SCHC - Compresión de encabezado de contexto estático
Referencias
- ^ "¿Qué es LoRa? | Tecnología Semtech LoRa | Semtech" . www.semtech.com . Consultado el 21 de enero de 2021 .
- ^ a b "Conceptos básicos de la modulación LoRa" (PDF) . Semtech . Archivado desde el original (PDF) el 18 de julio de 2019 . Consultado el 5 de febrero de 2020 .
- ^ "Semtech adquiere Cycleo proveedor de IP inalámbrico de largo alcance" . Diseño y reutilización . Consultado el 17 de octubre de 2019 .
- ^ "Parámetros regionales de RP002-1.0.3 LoRaWAN" (PDF) . lora-alliance.org . Consultado el 9 de junio de 2021 .
- ^ Ramón Sánchez-Iborra; Jesús Sánchez-Gómez; Juan Ballesta-Viñas; Maria-Dolores Cano; Antonio F. Skarmeta (2018). "Evaluación del desempeño de LoRa considerando las condiciones del escenario" . Sensores . 18 (3): 772. Bibcode : 2018Senso..18..772S . doi : 10.3390 / s18030772 . PMC 5876541 . PMID 29510524 .
- ^ Adelantado, Ferran; Vilajosana, Xavier; Tuset-Peiro, Pere; Martínez, Borja; Melia-Segui, Joan; Watteyne, Thomas (2017). "Comprensión de los límites de LoRaWAN". Revista de comunicaciones IEEE . 55 (9): 34–40. doi : 10.1109 / mcom.2017.1600613 . hdl : 10609/93072 . ISSN 0163-6804 . S2CID 2798291 .
- ^ Fargas, Bernat Carbones; Petersen, Martin Nordal. "Geolocalización sin GPS usando LoRa en WAN de bajo consumo" (PDF) . Biblioteca DTU .
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- ^ "Especificación de LoRaWAN ™ 1.1" (PDF) . lora-alliance.org . Consultado el 5 de febrero de 2020 .
- ^ "Especificación de LoRaWAN 1.0.3" (PDF) . lora-alliance.org . Consultado el 5 de febrero de 2020 .
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- ^ Brad Biddle (7 de mayo de 2019). "La Fundación Linux se está comiendo el mundo". SSRN 3377799 .
Muchas otras organizaciones se formaron siguiendo esta misma plantilla básica: incorporación como una corporación sin fines de lucro de beneficio mutuo bajo la ley estatal de EE. UU. Aplicable (con algunas ligeras variaciones de la forma corporativa según los requisitos de la ley estatal particular), y luego operar como una entidad exenta de impuestos bajo un disposición dirigida a "ligas comerciales" y otras empresas de tipo asociación comercial. Esta disposición, la Sección 501 (c) (6) del Título 26 del Código de los Estados Unidos, generalmente permitió a las organizaciones evitar el pago de impuestos federales sobre la renta y, a menudo, evitar la mayoría de los impuestos estatales y locales. Seleccionando entre cientos de ejemplos, algunas organizaciones que siguen este modelo incluyen ... LoRa Alliance
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( ayuda ) - ^ "La Alianza LoRa de Semtech crece a 500 miembros" . Tiempos de negocios de la costa del Pacífico . 2017-06-29 . Consultado el 9 de febrero de 2019 .
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- ^ Gallivan, Joseph (5 de enero de 2018). "Llegadas de Las Vegas" . Tribuna de negocios . Consultado el 5 de febrero de 2020 .
La alianza es administrada por el Grupo VTM en Beaverton .... Geoff Mulligan es el presidente de la Alianza LoRa. Fue becario de innovación presidencial en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) bajo la administración de Obama.
- ^ Navarro, Jorge (2018). "Integración de LoRaWAN y 4G / 5G para el Internet industrial de las cosas" . IEEE . 56 (2): 60–67. doi : 10.1109 / MCOM.2018.1700625 . S2CID 3268384 .
- ^ Navarro, Jorge. "Un diseño de banco de pruebas LoRaWAN para soportar situaciones críticas: prototipo y evaluación" . Hindawi .
Otras lecturas
- Lee, Chang-Jae, Ki-Seon Ryu y Beum-Joon Kim. "Alcance periódico en un sistema de acceso inalámbrico para estación móvil en modo de suspensión". Patente de Estados Unidos Nº 7.194.288. 20 de marzo de 2007.
- Ghoslya, Sakshama (17 de abril de 2019). "Cómo generar símbolos LoRa" . Todo sobre LoRa y LoRaWAN .
- Quigley, Thomas J. y Ted Rabenko. "Reducción de latencia en un sistema de comunicaciones". Patente de Estados Unidos Nº 7,930,000. 19 de abril de 2011.
- Bankov, D .; Khorov, E .; Lyakhov, A. "Sobre los límites del acceso al canal LoRaWAN" . Conferencia internacional de 2016 sobre ingeniería y telecomunicaciones (EnT) : 10–14.
- Seneviratne, Pradeeka. "Inicio de las redes de radio LoRa con Arduino: cree redes de IoT inalámbricas de largo alcance y bajo consumo". Apress, 2019, eBook ISBN 978-1-4842-4357-2 , tapa blanda ISBN 978-1-4842-4356-5 , Ed: 1
enlaces externos
- Alianza LoRa