【LoRa技术科普】科普技术

【LoRa技术科普】科普技术,第1张

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。

CENTRAL是中央控制区,REMOTE是远程控制区,CONTROLLER是控制单位。
一个控制面板的功率在15瓦至35瓦之间,只要室温保持,低速风运行时的功率,按照3部空调来算,每天用电总计大约1度左右,如果用高速风,每天则需3度左右。在控制面板上设置后,会由3秒钟左右时间差,不建议频繁进行 *** 作,据说这一个电子面板坏了修起来老费钱了。如果出风小,室温总上不去,就要考虑清理出风口的滤网了。

服务器是提供计算服务器、网络服务的设备。服务器是一种计算机,用于处理请求并通过Internet或本地网络将数据传送到另一台计算机。服务器和电脑一样由CPU、硬盘、内存、系统总线等组成。比如我们访问一个网站时,点击这个网站会发出访问请求,服务器会响应服务请求,并相对应地进行处理,反馈相对应的数据。所以服务器要有稳定可靠的服务,这样才能保证用户访问过程中不会由于服务器问题,导致用户无法正常访问。

服务器除了可以提供网络服务外,还可以用来储存数据。很多企业会购买服务器来存储数据,比如共享单车的运营数据,企业的私密文件等。用服务器来存储数据不仅安全而且还可以共享数据。

服务器功能其实和电脑差不多,根据服务器所提供的服务不同,其配置环境不同也分为web服务器、文件服务器、数据库服务器等。

服务器和电脑的功能是一样的,我们也可以把服务器称之为电脑(PC机),只是服务器对稳定性与安全性以及处理器数据能力有更高要求,比如我们每天浏览一个网站,发现这个网站每天24小时都能访问,为什么呢,原因在于网站服务器不能关闭,要保证长时间稳定运行,并且要承受很多人同时访问,因此服务器在稳定性、质量以及性能方面要比普通电脑有更苛刻要求。

除了硬件性能指标不同外,在系统方面也很不相同,一般我们电脑是使用windowsXP或者windows7等系统,但服务器一般使用windows2000、windows2003、windows2008以及Linux等服务器系统,内部界面与windowsxp类似,只是里面多了一些服务器应用软件。其中Linux系统更复杂,多数采用dos命令 *** 作。

服务器是某个网络中的中央组成部分,它不断的满足来自位于本网络中其他设备发出的资源请求服务器是不一定需要独立的I/O设备的。普通电脑多是向服务器提供或者索取数据。普通电脑必须要有显示器。

服务器则不必拥有GUI界面。主要是处理一些大型的数据处理,CPU和内存性能比较高,扩展性比较好,但是没有独立显卡,因为都是后台的数据处理而已。

把室内光线弄暗,就是不能太亮的意思,然后打开手机摄像头或相机,对着那些灯,就能看到有没有红外光。 有红外光表示监控摄像头是开启的。

扩展资料

从技术角度出发,视频监控系统发展划分为第一代模拟视频监控系统(CCTV),到第二代基于“PC+多媒体卡”数字视频监控系统(DVR),到第三代完全基于IP网络视频监控系统(IPVS)。

第一代

传统模拟闭路视监控系统(CCTV):

依赖摄像机、线缆、录像机和监视器等专用设备。例如,摄像机通过专用同轴缆输出视频信号。缆连接到专用模拟视频设备,如视频画面分割器、矩阵、切换器、卡带式录像机(VCR)及视频监视器等。存在很大的局限性。

第二代

当前“模拟-数字”监控系统(DVR):

“模拟-数字”监控系统是以数字硬盘录像机DVR为核心半模拟-半数字方案,从摄像机到DVR仍采用同轴缆输出视频信号,通过DVR同时支持录像和回放,并可支持有限IP网络访问,由于DVR产品五花八门,没有标准,所以这一代系统是非标准封闭系统,DVR系统仍存在大量局限。

第三代

未来完全IP视频监控系统IPVS:

全IP视频监控系统与前面两种方案相比存在显著区别。该系统优势是摄像机内置Web服务器,并直接提供以太网端口。这些摄像机生成JPEG或MPEG4数据文件,可供任何经授权客户机从网络中任何位置访问、监视、记录并打印,而不是生成连续模拟视频信号形式图像。全IP视频监控系统是它的巨大优势。

简便性-所有摄像机都通过经济高效有线或者无线以太网简单连接到网络,使您能够利用现有局域网基础设施。您可使用5类网络缆或无线网络方式传输摄像机输出图像以及水平、垂直、变倍(PTZ)控制命令(甚至可以直接通过以太网供)。

强大中心控制-一台工业标准服务器和一套控制管理应用软件就可运行整个监控系统。

易于升级与全面可扩展性-轻松添加更多摄像机。中心服务器将来能够方便升级到更快速处理器、更大容量磁盘驱动器以及更大带宽等。

全面远程监视-任何经授权客户机都可直接访问任意摄像机。您也可通过中央服务器访问监视图像。

坚固冗余存储器-可同时利用SCSI、RAID以及磁带备份存储技术永久保护监视图像不受硬盘驱动器故障影响。

服务器是指管理和传输信息的一种计算机系统
一般个人所使用的电脑,只需要服务一个使用者的需求就够了,但是服务器却必须服务所有人,服务器必须在或者很短的时间内,容纳来自四面八方的工作要求,并且要马上回覆结果、送出答案,这是一般个人电脑所做不到的。
因此,服务器的最大特点,就是运算能力须非常强大,在短时间内就要完成所有运算工作,即使是一部简单的服务器系统,至少就要有两颗中央处理器同时工作。
服务器也是一种高性能计算机,作为网络的节点,存储、处理网络上80%的数据、信息,因此也被称为网络的灵魂。做一个形象的比喻:服务器就像是邮局的交换机,而微机、笔记本、PDA、手机等固定或移动的网络终端,就如散落在家庭、各种办公场所、公共场所等处的电话机。我们与外界日常的生活、工作中的电话交流、沟通,必须经过交换机,才能到达目标电话;同样如此,网络终端设备如家庭、企业中的微机上网,获取资讯,与外界沟通、娱乐等,也必须经过服务器,因此也可以说是服务器在“组织”和“领导”这些设备。
它是网络上一种为客户端计算机提供各种服务的高性能的计算机,它在网络 *** 作系统的控制下,将与其相连的硬盘、磁带、打印机、Modem及各种专用通讯设备提供给网络上的客户站点共享,也能为网络用户提供集中计算、信息发表及数据管理等服务。它的高性能主要体现在高速度的运算能力、长时间的可靠运行、强大的外部数据吞吐能力等方面。
服务器的构成与微机基本相似,有处理器、硬盘、内存、系统总线等,它们是针对具体的网络应用特别制定的,因而服务器与微机在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面存在差异很大。尤其是随着信息技术的进步,网络的作用越来越明显,对自己信息系统的数据处理能力、安全性等的要求也越来越高,如果您在进行电子商务的过程中被黑客窃走密码、损失关键商业数据;如果您在自动取款机上不能正常的存取,您应该考虑在这些设备系统的幕后指挥者————服务器,而不是埋怨工作人员的素质和其他客观条件的限制。
此外,服务器对外连接的设备也是重量级的,以Xeon™等级的服务器而言,网路频宽已发展到Gigabit Ethernet,是个人电脑的一百倍;SCSI连结也是标准配备,这也是个人电脑少有的规格;而服务器更厉害的,就是可以连结磁碟阵列系统(RAID),一口气可以串接八颗以上的大容量硬碟,这些配备都是个人电脑所望尘莫及,高成本的设备都是为多人的工作所设计预备的。
服务器也不是样样规格都胜过一般个人电脑,服务器的特点是拥有强大运算能力以立即处理大量资讯,并藉著昂贵周边设备一起工作;但是服务器的影像处理能力就不需要很强,许多系统管理者只需要类似DOS的介面软体来 *** 作就可以了;另外服务器也不太需要USB来上下载一些个人化产品的资讯,所以对USB的支援也不是很强。
目前,按照体系架构来区分,服务器主要分为两类:ISC(精简指令集)架构服务器:这是使用RISC芯片并且主要采用UNIX *** 作系统的服务器,如Sun公司的SPARC、HP公司的PA-RISC、DEC的Alpha芯片、SGI公司的MIPS等。
IA架构服务器:又称CISC(复杂指令集)架构服务器,即通常所讲的PC服务器,它是基于PC机体系结构,使用Intel或与其兼容的处理器芯片的服务器,如联想的万全系列、HP的Netserver系列服务器等。
从当前的网络发展状况看,以“小、巧、稳”为特点的IA架构的PC服务器得到了更为广泛的应用。

参考资料:

电脑周报

你是否询问相机使用dht服务器是什么技术?该技术是一种点对点(P2P)网络技术。
该技术可以帮助相机在没有中央服务器的情况下连接到其他设备。
当相机使用dht服务器时,它会首先向dht服务器发送一个查询请求,以查找其他设备的IP地址。如果其他设备也在使用相同的dht服务器,则它们的IP地址将被返回给相机,从而使相机能够与它们建立连接并进行数据传输。


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