传统的物联网网关是非智能的,并执行多种功能,包括设备连接性,协议转换,数据过滤和处理,安全性,更新和管理。但是,新的智能物联网网关也正在执行其他功能,例如在将物联网设备生成的数据发送到云之前或不传输到云之前,对它们进行边缘分析。
物联网网关是至关重要的,这是因为互连事物的数量不断增加以及新用例的出现。由于协议,连接模型和能源配置文件的不同以及物联网系统的高度分散性,需要这些设备来管理和控制这些复杂的环境。
随着物联网设备和传感器数量的增长,通过公共和专用网络的组合进行的通信数量也会增加。因此,物联网,网关和云之间的通信必须安全,以防止任何数据篡改或不受限制的访问。
宏桥高科利用IoT技术,打造一个万物互联、信息共享、智能控制与管理的城市物联网运营管理综合服务系统。系统可与宏桥智慧云盒协作,对接各类智能硬件,形成统一的管理规范,管理运维城市范围内的物联感知设备。提供一系列市政服务治理解决方案,例如智慧停车、应急管理和智慧文旅等。
满意请给大大的赞物联网应用中的无线技术有多种,可组成局域网或广域网。组成局域网的无线技术主要有24GHz的WiFi,蓝牙、Zigbee等,组成广域网的无线技术主要有2G/3G/4G等。这些无线技术,优缺点非常明显,可如下图总结。在低功耗广域网(Low Power Wide Area Network,LPWAN)产生之前,似乎远距离和低功耗两者之间只能二选一。当采用LPWAN技术之后,设计人员可做到两者都兼顾,最大程度地实现更长距离通信与更低功耗,同时还可节省额外的中继器成本。
LoRa 是LPWAN通信技术中的一种,是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式,为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统,进而扩展传感网络。目前,LoRa 主要在全球免费频段运行,包括433、868、915 MHz等。
LoRa技术具有远距离、低功耗(电池寿命长)、多节点、低成本的特性。
下图以USA情况为例,从灵敏度、链路预算、覆盖范围、传输速率、发送电流、待机电流、接收电流、2000mAh电池使用寿命、定位、抗干扰性、拓扑结构、最大终端连接数等参数上比较了Sigfox、LTE-M、ZigBee、WLAN、80211ah和LoRa的区别。后续的LoRa技术小型科普文(下)将具体解释以上的部分参数。
LoRa网络构成
LoRa网络主要由终端(可内置LoRa模块)、网关(或称基站)、Server和云四部分组成。应用数据可双向传输。
LoRa联盟LoRa联盟是2015年3月Semtech牵头成立的一个开放的、非盈利的组织,发起成员还有法国Actility,中国AUGTEK和荷兰皇家电信kpn等企业。不到一年时间,联盟已经发展成员公司150余家,其中不乏IBM、思科、法国Orange等重量级产商。产业链(终端硬件产商、芯片产商、模块网关产商、软件厂商、系统集成商、网络运营商)中的每一环均有大量的企业,这种技术的开放性,竞争与合作的充分性都促使了LoRa的快速发展与生态繁盛。
网络部署
目前LoRa网络已经在世界多地进行试点或部署。据LoRa Alliance早先公布的数据,已经有9个国家开始建网,56个国家开始进行试点。中国AUGTEK在京杭大运河完成284个基站的建设,覆盖1300Km流域;
美国网络运营商Senet于2015年中在北美完成了50个基站的建设、覆盖15,000平方英里(约38850平方千米),预计在第一阶段完成超过200个基站架设;
法国电信Orange宣布在2016年初在法国建网;
荷兰皇家电信kpn宣布将在新西兰建网,在2016年前达到50%覆盖率;
印度Tata宣布将在Mumbai和Delhi建网;
Telstra宣布将在墨尔本试点……(后续的文章将详细介绍部分公司利用LoRa技术做出的应用)
LoRaWAN协议
LoRaWAN是 LoRa联盟推出的一个基于开源的MAC层协议的低功耗广域网(Low Power Wide Area Network, LPWAN)标准。这一技术可以为电池供电的无线设备提供局域、全国或全球的网络。LoRaWAN瞄准的是物联网中的一些核心需求,如安全双向通讯、移动通讯和静态位置识别等服务。该技术无需本地复杂配置,就可以让智能设备间实现无缝对接互 *** 作,给物联网领域的用户、开发者和企业自由 *** 作权限。
LoRaWAN网络架构是一个典型的星形拓扑结构,在这个网络架构中,LoRa网关是一个透明传输的中继,连接终端设备和后端中央服务器。网关与服务器间通过标准IP连接,终端设备采用单跳与一个或多个网关通信。所有的节点与网关间均是双向通信,同时也支持云端升级等 *** 作以减少云端通讯时间。终端与网关之间的通信是在不同频率和数据传输速率基础上完成的,数据速率的选择需要在传输距离和消息时延之间权衡。由于采用了扩频技术,不同传输速率的通信不会互相干扰,且还会创建一组“虚拟化”的频段来增加网关容量。LoRaWAN的数据传输速率范围为03 kbps至375 kbps,为了最大化终端设备电池的寿命和整个网络容量,LoRaWAN网络服务器通过一种速率自适应(Adaptive Data Rate , ADR)方案来控制数据传输速率和每一终端设备的射频输出功率。全国性覆盖的广域网络瞄准的是诸如关键性基础设施建设、机密的个人数据传输或社会公共服务等物联网应用。关于安全通信,LoRaWAN一般采用多层加密的方式来解决:一、独特的网络密钥(EU164),保证网络层安全;
二、独特的应用密钥(EU164),保证应用层终端到终端之间的安全;
三、属于设备的特别密钥(EUI128)。LoRaWAN网络根据实际应用的不同,把终端设备划分成A/B/C三类:Class A:双向通信终端设备。这一类的终端设备允许双向通信,每一个终端设备上行传输会伴随着两个下行接收窗口。终端设备的传输槽是基于其自身通信需求,其微调是基于一个随机的时间基准(ALOHA协议)。Class A所属的终端设备在应用时功耗最低,终端发送一个上行传输信号后,服务器能很迅速地进行下行通信,任何时候,服务器的下行通信都只能在上行通信之后。
Class B:具有预设接收槽的双向通信终端设备。这一类的终端设备会在预设时间中开放多余的接收窗口,为了达到这一目的,终端设备会同步从网关接收一个Beacon,通过Beacon将基站与模块的时间进行同步。这种方式能使服务器知晓终端设备正在接收数据。
Class C:具有最大接收槽的双向通信终端设备。这一类的终端设备持续开放接收窗口,只在传输时关闭。
LoRa技术要点
一般说来,传输速率、工作频段和网络拓扑结构是影响传感网络特性的三个主要参数。传输速率的选择将影响系统的传输距离和电池寿命;
工作频段的选择要折中考虑频段和系统的设计目标;
而在FSK系统中,网络拓扑结构的选择是由传输距离要求和系统需要的节点数目来决定的。LoRa融合了数字扩频、数字信号处理和前向纠错编码技术,拥有前所未有的性能。此前,只有那些高等级的工业无线电通信会融合这些技术,而随着LoRa的引入,嵌入式无线通信领域的局面发生了彻底的改变。
前向纠错编码技术是给待传输数据序列中增加了一些冗余信息,这样,数据传输进程中注入的错误码元在接收端就会被及时纠正。这一技术减少了以往创建“自修复”数据包来重发的需求,且在解决由多径衰落引发的突发性误码中表现良好。一旦数据包分组建立起来且注入前向纠错编码以保障可靠性,这些数据包将被送到数字扩频调制器中。这一调制器将分组数据包中每一比特馈入一个“展扩器”中,将每一比特时间划分为众多码片。
即使噪声很大,LoRa也能从容应对LoRa调制解调器经配置后,可划分的范围为64-4096码片/比特,最高可使用4096码片/比特中的最高扩频因子(12)。相对而言,ZigBee仅能划分的范围为10-12码片/比特。通过使用高扩频因子,LoRa技术可将小容量数据通过大范围的无线电频谱传输出去。实际上,当你通过频谱分析仪测量时,这些数据看上去像噪音,但区别在于噪音是不相关的,而数据具有相关性,基于此,数据实际上可以从噪音中被提取出来。扩频因子越高,越多数据可从噪音中提取出来。在一个运转良好的GFSK接收端,8dB的最小信噪比(SNR)需要可靠地解调信号,采用配置AngelBlocks的方式,LoRa可解调一个信号,其信噪比为-20dB,GFSK方式与这一结果差距为28dB,这相当于范围和距离扩大了很多。在户外环境下,6dB的差距就可以实现2倍于原来的传输距离。
超强的链路预算,让信号飞的更远
为了有效地对比不同技术之间传输范围的表现,我们使用一个叫做“链路预算”的定量指标。链路预算包括影响接收端信号强度的每一变量,在其简化体系中包括发射功率加上接收端灵敏度。AngelBlocks的发射功率为100mW (20dBm),接收端灵敏度为-129dBm,总的链路预算为149dB。比较而言,拥有灵敏度-110dBm(这已是其极好的数据)的GFSK无线技术,需要5W的功率(37dBm)才能达到相同的链路预算值。在实践中,大多GFSK无线技术接收端灵敏度可达到-103dBm,在此状况下,发射端发射频率必须为46dBm或者大约36W,才能达到与LoRa类似的链路预算值。
因此,使用LoRa技术我们能够以低发射功率获得更广的传输范围和距离,这种低功耗广域技术正是我们所需的。
关于LPWAN
低功耗广域网络(Low Power Wide Area Network, LPWAN)是物联网中不可或缺的一部分,具有功耗低、覆盖范围广、穿透性强的特点,适用于每隔几分钟发送和接收少量数据的应用情况,如水运定位、路灯监测、停车位监测等等。LPWAN相关组织LoRa联盟目前在全球已有145位成员,其繁茂的生态系统让遵循LoRaWAN协议的设备具有很强的互 *** 作性。一个完全符合LoRaWAN标准的通讯网关可以接入5到10公里内上万个无线传感器节点,其效率远远高于传统的点对点轮询的通讯模式,也能大幅度降低节点通讯功耗。通过GPRS或者NB-IoT或者GSM传输数据包。物联网净水器方案一般采用传统净水器结合监控模块pcb板,通过GPRS或者NB-IoT或者GSM传输数据包等,管理员端数据已方便进行在线管理,客户或者商家通过微信公众号或者APP进行数据在线查看,远程监控等 *** 作。针对物联网卡无法正常上网的情况,可以采纳的解决方法如下:
1、你可以将物联网卡插入手机中,然后开机看是否能能识别物联网卡;
2、你可以在手机里找到APN设置,建立一个新的网络接入点,设置参数为CMMTM,其他不变保存;
3、用手机访问网站,看是否能够正常上网,如果能上网,那么物联网卡就是正常的了。物流网卡的状态包括六个状态:测试期、沉默期、正常使用、停用、停机、销卡。
1、测试期。首先说的就是物联网卡的测试期。企业在大批量购买物联卡前可以申请测试期,主要是用来测试卡和设备的兼容度和信号。2、沉默期,沉默期也叫静默期,一般沉默期是6个月,在这期间如果物联网卡一直没有激活,6个月沉默期后会自动激活。从卡开户开始,中国移动和中国电信若六个月内没有使用,会在六个月后的下一个月1日被强制激活;中国联通若360天内没有使用,会在360天后的下一天被强制激活。3、使用期,顾名思义,就是物联网卡在正常使用中,物联网卡在首次使用、产生流量时开始计算。4、停用,物联网卡停用包括主动停用和被动停用。主动就是有控制台自主停用发起的停用状态,可恢复。换绑停用、实名停用、异常停用、信控停用、达量停用都是被动停用。5、停机,套餐到期且没有续费的话物联卡会进入停机状态。6、销户,流量到期后,如果三个月内(90天)没有订购新的流量套餐且没有充值,该物联网卡将自动销户,无法继续使用。
物联网卡在使用过程中可能遇到这样或那样的问题,不要慌张,先排查原因,如果无法解决及时联系客服处理,避免损失。大家可以看一下我的另一篇关于物联网卡使用注意事项。这里建议大家采购物联卡选择优质代理商可以有效避免一些不必要的麻烦。物联网的最大好处是能够提高社会的智能化、自动化水平,把原来不能实现或者难以实现的功能实现了。让没有智慧的“物”通过植入无线智能芯片,使得人类的感知更灵敏,控制更自如,生活更方便。
它的核心技术就是 低功耗的无线核心芯片,通过它实现了物与物之间的双向测量和控制。
RFID是物联网的重要部分,但是并不是全部;RFID也不是都属于物联网,低频、近距离、需要人去“刷卡”的RFID,都不属于物联网;可以实现远距离自动识别的超高频、有源RFID才是物联网的核心部分,它实现了人与物、物与物之间的识别、定位、采集、控制。物联网智能停车是指设备通过自带的
4G
移动网络与爱开客停车管理云、银行电子支付的结合,省却了传统局域网停车系统的工程布线、本地电脑(服务器)局域网和岗亭人力,高可靠、低成本的实现了停车场的无人化管理和集团集中管控
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采用单路或者双路的车牌识别一体机与爱开客物联网停车集成主板协同,利用车牌作为通行凭证,颠覆了传统停车管理系统的本地局域网架构,运用无线通信技术,实现端到云全新架构的停车管理系统工作模式。
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