

LoRa技术虽然应用越来越广泛,但很多工程师在初次使用时依然会有很多疑问:为什么实际通信距离达不到标称值?空中唤醒功能功耗到底多大?LoRa和LoRaWAN到底有什么区别?为什么速率越高距离越近?本文汇总了亿佰特上万客户哪里中工程师最常问的8个核心问题,结合实际工程经验给出清晰准确的解答,帮助工程师快速理解LoRa核心特性,解决项目开发中遇到的常见疑问。

产品系列 | 芯片方案 | 发射功率 | 参考距离 | 休眠功耗 | 典型应用 |
E22系列 | SX1262/SX1268 | 37dBm(5W) | 25km | 2μA | 通用远距离低功耗 |
E32系列 | SX1276/SX1278 | 33dBm | 16km | 2~3μA | 工业抗干扰,经典方案 |
E220系列 | LLCC68 | 30dBm | 8km | 2μA | 高性价比民用 |
E77系列 | STM32WLE5 | 30dBm | 7.5km | 1.5μA | LoRaWAN节点模块 |
E78系列 | ASR6601 | 22dBm | 5.5km | 1.2μA | LoRaWAN节点模块 |
E106网关 | SX1302 | 27dBm | 5km覆盖 | 27mA待机 | 8通道LoRaWAN网关 |
E280系列 | SX1280 | 12dBm | 3km | 2μA | 2.4GHz,测距功能 |
A:厂家标称的通信距离都是在理想条件下测试的:晴朗空旷环境、天线架高5米以上、高增益天线、最低空中速率2.4kbps、没有任何遮挡干扰。实际使用场景中,建筑、树木遮挡、天线高度低、空中速率设置高、干扰大、天线馈线损耗,这些因素都会缩短实际通信距离,通常城市环境下实际距离是标称值的1/3到1/2,室内环境可能只有1/5甚至更低。
提升距离的方法很简单:尽量把天线架高,超出周围遮挡物;用增益更高的天线;降低空中速率;适当提升发射功率,距离就会明显提升。选型时预留一倍左右距离余量,就不会出现实际应用距离不够的问题。
A:空中唤醒是LoRa低功耗的核心功能,很多人以为唤醒会一直工作很费电,其实正好相反。空中唤醒模式下模块大部分时间处于深度休眠,电流只有2μA,只有每隔一个唤醒周期醒来极短时间(几毫秒)侦听有没有前导码,平均功耗非常低。比如配置2秒唤醒周期,平均电流不到5μA,和纯休眠功耗几乎没差别,普通AA电池可以工作数年。唤醒周期越长,平均功耗越低,只是下行最大延迟等于唤醒周期,根据项目实时性需求选择即可,完全不需要担心空中唤醒会费电。
A:E22系列LoRa模块自动中继组网理论上没有级数限制,但实际使用建议控制在3~5级以内,级数太多数据包转发延迟会累积升高,端到端延迟太长。中继功能是模块硬件内置的,自动路由发现、自动转发,不需要额外配置中继协议,同一区域多个网络互不干扰,稳定性非常高,已经在大量野外项目中验证过,只要规划好中继位置,多级中继稳定运行完全没问题。而且网络有自愈能力,某个中继坏了,数据包会自动寻找其他可用中继路由转发,不会因为单点故障导致大面积断网。
A:普通LoRa模块(E22/E32/E220等LoRa模块)是物理层透明传输模块,相当于“无线串口线”,你发什么它传什么,不规定组网格式,适合点对点、点对多点、简单私有组网,开发简单,灵活度高,中小项目最常用。
LoRaWAN模块(E77/E78等)是在LoRa物理层之上,标准化了网络层、MAC层、加密方式、入网流程、数据格式的完整组网协议,是标准的星型广域网协议,节点不能直接通信,必须通过网关转发到服务器,适合大规模、跨厂商互联互通的广域组网,比如城市级抄表、智慧城市项目,单网关可以承载上千个节点,但协议相对复杂,需要配套网络服务器。简单来说:小项目自己做私有协议选普通LoRa串口模块;大规模标准组网选LoRaWAN方案。
A:正好相反,空中速率越低,接收灵敏度越高,通信距离越远;速率越高,灵敏度越低,通信距离越近,抗干扰能力也越差。比如E22-400T22S LoRa模块在2.4kbps时灵敏度-148dBm,距离最远;到62.5kbps时灵敏度只有-128dBm,距离会缩短一半以上。
速率选择原则:远距离通信选低速率2.4kbps,获得最远距离和最好抗干扰性;中等距离选9.6kbps,平衡速率和距离;近距离传大数据量选最高速率,缩短传输时间,反而能降低发射整体功耗。不要盲目开高速率,不仅距离近,抗干扰也差。
A:可以共存,LoRa扩频技术抗干扰能力极强,解调信噪比可以到负的-20dB,也就是信号比噪声还小也能解调,普通WiFi蓝牙信号对LoRa来说只是噪声,基本不影响LoRa接收。反过来LoRa功率低、带宽窄,对WiFi蓝牙也几乎没有干扰。但建议不要把LoRa天线和WiFi、4G天线绑在一起,尽量拉开0.5米以上距离,同时开启LBT载波监听功能,发送前先听信道是否空闲,可以进一步减少互相干扰。FSK电台只要频率不重叠就完全不影响,频率重叠的话LoRa抗干扰能力远强于FSK,FSK会被LoRa干扰但LoRa基本不受FSK影响。
A:LoRa是低速率窄带通信技术,最高空中速率也就几十kbps,实际有效载荷速率更低,不适合传输实时视频、大文件这类大数据量业务。传小数据包(几十到几百字节)的传感器数据、控制指令是它的强项,视频大文件建议用4G、WiFi等高速率通信。LoRaWAN Class C模式传小图片(几KB)是可以的,但传视频不现实,不要用LoRa做高速大数据传输,LoRaWAN Class C的定位是低速率、远距离、低功耗的传感和控制网络。
A:普通透明传输模式下数据是明文传输,有被截获的风险,如果需要高安全性,开启模块内置的AES128硬件加密,密钥用户自己设置,密钥不可读出,空中传输数据全部加密,即使截获也无法破解,可以满足绝大多数场景安全需求。LoRaWAN协议本身就是双重AES128加密,安全性更高。
LoRa技术本身非常成熟可靠,绝大多数使用疑问都来自对技术特性的不了解,理解距离折减规律、低功耗唤醒原理、LoRa与LoRaWAN定位差异、速率距离平衡关系,就可以很好地用好LoRa模块,避免常见误区,充分发挥LoRa远距离低功耗的优势,快速搭建稳定可靠的无线通信系统。
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