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延伸拓展
詳情介紹:LoRa(LongRang)無線通信協(xié)議是一種長距離的無線通信技術(shù),它很大的優(yōu)點是距離遠(空曠距離可達15kM),同時低功耗;當然,它也有不足的地方,那就是傳輸速率慢、它很適合無線傳感器網(wǎng)絡(luò),比如在戶外或跨樓宇(多樓層)采集:用水、用電、溫濕度、煙霧報警等。鑒于LoRa組網(wǎng)的長距離和低速率,銳米通信設(shè)計:LoRa組網(wǎng)(DataConcentrator)數(shù)據(jù)采集器和iNode無線節(jié)點,它們可以組織成星型組網(wǎng),一種典型的無線網(wǎng)絡(luò)拓樸如上圖所示。LoRa組網(wǎng)和iNode基于“單跳”通信,這樣可以節(jié)省iNode寶貴的電能,特別適合于電池供電的場合;LoRa組網(wǎng)能根據(jù)iNode的數(shù)目、通信速率和負載將時間劃分成slot(時隙),這種時分復(fù)用的方法可以很大化利用帶寬,避免沖突;LoRa組網(wǎng)自組織和維護網(wǎng)絡(luò),無須用戶的配置,簡單易用。我們先看一個“競爭與沖突”的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,如下圖所示,有3個節(jié)點:#i、#j和#k,它們使用LBT(ListenBeforeTalk)偵聽信道空閑的方式“競爭”接入網(wǎng)絡(luò)、從通信時序圖可以直觀地得到2點:沖突帶來能量的損失,更多的延時和后續(xù)沖突,如#k本來想在TI時刻發(fā)送數(shù)據(jù)幀,因為檢測到?jīng)_突,它延時到Tk時刻才能通信。沖突會浪費通信帶寬,當LBT檢測到?jīng)_突時,它將使用“隨機延時退避”算法,這樣一來通信時間將被“碎片化”,有一些通信帶寬將無法得到利用。擴展性不強、隨著加入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點越來越多,slot將會更少,因此需要設(shè)計算法來保留一部分slot作為“下發(fā)通信和信標”使用;如果保留的slot過少,需要重新分配slot。時鐘漂移帶來沖突、盡管晶振在人們的眼中已經(jīng)很“”了,但是生產(chǎn)工藝,溫度和老化,還是會讓個體產(chǎn)生精度差異、這種漂移會讓節(jié)點通信發(fā)生沖突,導(dǎo)致時分復(fù)用算法失敗。應(yīng)對上述挑戰(zhàn),銳米通信巧妙地使用了“安全距離”算法,它根據(jù)節(jié)點數(shù)目和時鐘很大漂移系數(shù)來計算slot的合理值、在校時方面,設(shè)計了“節(jié)點主動上傳”的秒級校時,“采集器喚醒”和“信標幀”的毫秒級校時。
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