معلومات

الطبقة المادية LoRa وواجهة RF

الطبقة المادية LoRa وواجهة RF

تحدد واجهة LoRa RF / الراديو أو الطبقة المادية الإشارة التي يتم إرسالها بواسطة وحدات وأجهزة LoRa.

تحدد الواجهة الراديوية LoRa الخصائص بما في ذلك شكل موجة التعديل ، ومستويات الطاقة المسموح بها ، والنطاقات التي يمكن استخدامها (وفي أي قارات) جنبًا إلى جنب مع بروتوكولات الترددات اللاسلكية وجميع التفاصيل الأخرى حول إشارة RF والواجهة.

نطاقات التردد LoRa

يستفيد نظام LoRa اللاسلكي من الترددات غير المرخصة المتوفرة في جميع أنحاء العالم. الترددات / النطاقات الأكثر استخدامًا هي:

  • أوروبا: 868 ميجا هرتز
  • أمريكا الشمالية: 915 ميجا هرتز
  • آسيا: 433 ميجا هرتز

يتيح استخدام ترددات أقل من تلك الموجودة في نطاقات ISM 2.4 أو 5.8 جيجا هرتز تغطية أفضل بكثير يمكن تحقيقها من خلال الوحدات والأجهزة اللاسلكية LoRa ، خاصةً عندما تكون العقد داخل المباني.

على الرغم من أن نطاقات ISM الفرعية 1 جيجاهرتز تُستخدم عادةً ، إلا أن التكنولوجيا في الأساس غير محددة التردد ويمكن استخدامها على معظم الترددات دون تعديل أساسي.

تعديل لورا

تستخدم الطبقة المادية LoRa RF شكلاً من أشكال تعديل الطيف المنتشر. يستخدم مخطط تشكيل LoRa نبضات مشكلة بتردد خطي واسع النطاق. يتم استخدام مستوى زيادة أو نقصان التردد بمرور الوقت لتشفير البيانات المراد إرسالها ، أي شكل من أشكال تعديل الزقزقة.

يمكّن هذا الشكل من التعديل أنظمة LoRa اللاسلكية من إزالة تشكيل الإشارات التي تقل عن ضوضاء الأرضية بمقدار 20 ديسيبل عندما يتم الجمع بين إزالة التشكيل وتصحيح الخطأ الأمامي ، FEC. هذا يعني أن ميزانية الارتباط لنظام LoRa يمكن أن توفر تحسينًا بأكثر من 25 ديسيبل بالمقارنة مع نظام FSK التقليدي.

نتيجة لحقيقة أن الإرسال منتشر بطريقة شبه عشوائية ، يبدو وكأنه ضوضاء وقد يصعب على غير مستخدمي Lora اكتشافه. هذا يمكن أن يساعد في أمن النظام.

ميزة أخرى للنظام هي أن تعديل الزقزقة ، والنظام بشكل عام متسامح مع إزاحة التردد ونتيجة لذلك من الممكن استخدام مذبذب بلوري أساسي بتفاوت 20-30 جزء في المليون بدلاً من مذبذب معادل لدرجة الحرارة ، TCXO . يمكن أن يوفر هذا بعض المدخرات الجيدة في الساحل داخل الدوائر الإلكترونية للعقدة.

اتصالات بيانات LoRa

يستخدم الاتصال بين الأجهزة الطرفية والبوابات المختلفة عدة قنوات تردد مختلفة ويستخدم معدلات بيانات مختلفة.

يعد اختيار معدل البيانات بمثابة توازن بين نطاق الاتصال ومدة الرسالة ، أي المعدل الذي يمكن إرسال البيانات المطلوبة به. قد تحتوي إشارات المدى الأطول على مستويات أقل في جهاز الاستقبال وهذا يعني أن معدلات البيانات قد تنخفض لاستيعاب المستويات المنخفضة المستقبلة.

يتيح استخدام تقنية الطيف المنتشر الغرد إمكانية الاتصالات بمعدلات بيانات مختلفة لا تتداخل مع بعضها البعض. وبهذه الطريقة يتم إنشاء مجموعة من القنوات "الافتراضية" التي تزيد من سعة البوابة.

الارتباط التكيفي LoRa

حقيقة أنه يتم استخدام معدلات بيانات منخفضة فقط ، وانخفاض مستويات نقل البيانات بشكل عام يعني أن عرض النطاق الترددي المنخفض مطلوب. تتوفر مجموعة متنوعة من النطاقات الترددية. أهمها: 7.8 كيلو هرتز ؛ 10.4 كيلوهرتز 15.6 كيلو هرتز 20.8 كيلوهرتز 31.2 كيلوهرتز 41.7 كيلوهرتز 62.5 كيلوهرتز 125 كيلو هرتز 250 كيلو هرتز 500 كيلو هرتز ، على الرغم من أن المراكز الثلاثة الأولى هي الأكثر استخدامًا.

بالإضافة إلى مجموعة متنوعة من عروض النطاق المتاحة ، تستخدم LoRa ستة عوامل للتمديد ، تم تعيينها من SF7 إلى SF12 لتكييف معدل البيانات ومقايضة النطاق. يسمح عامل الانتشار الأعلى بمدى أطول على حساب معدل البيانات المنخفض ، والعكس صحيح.

يمكن اختيار توليفة النطاق الترددي وعامل التمديد وفقًا لظروف الارتباط ومستوى البيانات المراد إرسالها. يعمل عامل الانتشار الأعلى على تحسين أداء الإرسال لعرض نطاق معين ، ولكنه يزيد أيضًا من وقت الإرسال. توفر عوامل الانتشار الأطول حساسية أعلى ولكن أوقات إرسال أطول وبالتالي معدلات بيانات أقل. يمكن أن تختلف من 18 بت في الثانية إلى 40 كيلو بت في الثانية.

من الممكن أيضًا تحسين مناعة الضوضاء باستخدام تصحيح الخطأ الأمامي. ومع ذلك ، فإن هذا يقلل من سرعة نقل البيانات الفعلية لأن تصحيح الخطأ نفسه يضيف بيانات تصحيح إضافية للسماح للمستقبل باستعادة الرسالة الفعلية في حالة وجود أخطاء.

مستوى الطاقة المستخدم داخل الطبقة المادية LoRa اللاسلكية RF متكيف. يعتمد مستوى الطاقة المستخدمة على معدل البيانات المطلوب وظروف الارتباط وما إلى ذلك. يتم استخدام خوارزمية لتحديد مستوى الطاقة المطلوب - يتم عادةً إيقاف الطاقة المرسلة قليلاً من الحد الأقصى المطلوب لدعم الاتصالات السريعة وبهذه الطريقة يتم استخدام البطارية يتم تعظيم العمر الافتراضي والحفاظ على سعة الشبكة.

توفر الطبقة المادية / واجهة الراديو لنظام LoRa اللاسلكي تنسيقًا ممتازًا للاتصالات منخفضة الطاقة منخفضة الإشارة. وهذا يجعلها مثالية لمعدل البيانات المنخفض والطاقة المنخفضة والاتصالات بعيدة المدى. تمكّن واجهة التردد اللاسلكي من تحديد موقع عقد LoRa في العديد من المواقع الفقيرة مع الحفاظ على الاتصال

موضوعات الاتصال اللاسلكي والسلكي:
أساسيات الاتصالات المتنقلة
العودة إلى الاتصال اللاسلكي والسلكي


شاهد الفيديو: أفضل شرح لــ OSI MODEL وأهم شيء حتى تحترف تحليل الشبكات (شهر اكتوبر 2021).