LoRa (Long Range) est un protocole de réseau étendu à faible consommation (LPWAN) basé sur la technologie à spectre étalé, principalement utilisé pour la communication sans fil longue distance des appareils Internet des objets (IoT). La technologie LoRa utilise une modulation à spectre étalé, permettant d'obtenir un bon équilibre entre faible consommation d'énergie et transmission longue distance.
La technologie à spectre étalé est une technologie qui utilise un spectre beaucoup plus large que la bande passante du signal pour transmettre des informations. Dans la communication à spectre étalé, les données d'information à transmettre sont modulées à l'aide d'un codage pseudo-aléatoire, étalant ainsi leur spectre avant la transmission. À la réception, le même codage est utilisé pour le traitement de démodulation et de corrélation afin de récupérer les données d'information originales. Il s'agit d'un système de transmission de codage à large bande.
Dans la liaison de transmission de communication à étalement de spectre, les informations sont d'abord modulées à l'aide de techniques d'étalement de spectre, puis transmises via des méthodes de modulation RF. Dans la liaison de réception, après conversion vers le bas, le schéma de désétalement du spectre étalé est appliqué. Cela peut être compris comme l'ajout d'une modulation à spectre étalé et d'un désétalement à spectre étalé de deux modules au chemin RF existant.
Caractéristiques de modulation à spectre étalé
Forte capacité anti-interférence : la technologie à spectre étalé a une forte capacité anti-interférence, qui peut être divisée en résistance aux interférences à large bande et aux interférences à bande étroite. Les interférences à large bande peuvent être comprises comme un signal d'interférence avec un bruit de fond élevé, tandis que les interférences à bande étroite font référence à des signaux impulsionnels.
Dissimulation élevée : les signaux à spectre étalé ont une forte dissimulation. En raison de la large bande passante et de la faible densité de puissance du signal à spectre étalé, une fois le signal étalé, il se trouve complètement sous le bruit de fond et ne peut pas être détecté par l'intensité énergétique.
Accès multiple à spectre étalé : la technologie d'accès multiple à spectre étalé permet à plusieurs appareils de communiquer simultanément dans la même bande de fréquences sans interférer les uns avec les autres. Différents appareils peuvent utiliser différents facteurs d'étalement et le signal de chaque appareil est transmis à l'aide de différentes méthodes de modulation.
Utilisation élevée du spectre : la technologie à spectre étalé présente des caractéristiques d' utilisation élevée du spectre et une grande capacité, permettant une communication longue distance avec une puissance de transmission relativement faible. Cela réduit l'occupation des ressources spectrales. Différents facteurs d'étalement permettent à plusieurs appareils de partager la même bande de fréquences, améliorant ainsi l'utilisation du spectre.
Positionnement et télémétrie précis : la technologie à spectre étalé permet un timing, une télémétrie et un positionnement précis. La technologie UWB (Ultra-Wideband) utilise cette caractéristique en transmettant des signaux d'impulsions de durée ultra-courte et à bande ultra-large pour obtenir un positionnement précis.
Les systèmes à spectre étalé courants sont divisés en spectre étalé à séquence directe (DSSS), spectre étalé à sauts de fréquence (FHSS) et spectre étalé à sauts temporels (THSS). Le spectre étalé à séquence directe peut être divisé en spectre étalé à large bande et en spectre étalé à bande étroite. Le spectre étalé à sauts de fréquence peut être classé en sauts de fréquence rapides et sauts de fréquence lents. Le spectre étalé à chirp linéaire à large bande et le spectre étalé hybride relèvent également de la technologie à spectre étalé, combinant les caractéristiques de ces trois techniques courantes à spectre étalé.
Caractéristiques des modules frontaux et des modules de transmission de données sans fil de NiceRF utilisant la technologie à spectre étalé LoRa
Longue distance de transmission :Avec une sensibilité de réception élevée, ces modules peuvent atteindre des distances de transmission plus longues.
Faible consommation d'énergie et faible coût : les modules LoRa permettent une consommation d'énergie ultra faible, même sur de longues distances. De plus, LoRa a une capacité élevée, permettant à une seule passerelle LoRa de se connecter à des milliers de nœuds LoRa, réduisant considérablement les coûts de module et de câblage. Cela le rend largement adopté et appliqué sur de vastes zones.
Haute sensibilité : la technologie de modulation de LoRa effectue un traitement unique d'élargissement du spectre sur le signal . Dans des conditions de débit de données équivalentes, sa modulation à spectre étalé atteint une sensibilité plus élevée par rapport à la modulation FSK traditionnelle. La sensibilité accrue de la réception le rend adapté aux transmissions longue distance et aux scénarios nécessitant une grande fiabilité.
Haute sécurité : les modules LoRa utilisent la technologie de cryptage de données point à point AES-128 intégrée, garantissant la sécurité de la transmission des données.
Forte capacité anti-interférence : la technologie sans fil LoRa est un type spécial de technologie à spectre étalé. En utilisant un facteur de propagation élevé, il peut transmettre des données de petite capacité sur un large spectre radio. Même lorsque les signaux sont envoyés simultanément à l’hôte en utilisant la même fréquence, ils n’interfèrent pas les uns avec les autres, offrant ainsi de fortes capacités anti-interférences.
Faible débit de données : L oRa a un débit de données relativement faible, allant généralement de quelques centaines à plusieurs dizaines de Kbps. Plus le débit de données est faible, plus la distance de transmission est longue. Cela le rend plus adapté aux applications nécessitant une transmission de données à faible vitesse ou de petite taille.
En raison de sa distance de transmission ultra longue et de ses caractéristiques de faible consommation d'énergie, la technologie LoRa offre de larges perspectives d'application dans le domaine de l'Internet des objets (IoT). Par exemple, dans les villes intelligentes, LoRa peut être utilisé dans l’éclairage intelligent, le stationnement intelligent et les systèmes de sécurité intelligents pour parvenir à une gestion urbaine efficace. Dans le secteur agricole, LoRa peut être appliqué à la surveillance des sols, à la surveillance météorologique et à l'aquaculture, améliorant ainsi la productivité agricole. De plus, dans la gestion de la logistique et de la chaîne d'approvisionnement, la technologie LoRa peut être utilisée pour le suivi des articles et la gestion des entrepôts, améliorant ainsi l'efficacité et la précision de la logistique.
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