發布日期：2022-05-25 點擊率：76
甚者，過度神話LoRa，簡直無所不能的能解決一切問題，極其容易被忽悠掉坑里，我想應該先吐糟一下。
某些廠家使用或者測試LoRa，往往過于膚淺，只關注LoRa能傳多遠距離、穿幾層樓層，甚至在對比不同廠家產品的時候都只以距離為唯一的評判標準，其實LoRa芯片只來源于美國SEMTECH，各家拿到的是一樣的芯片SX1278/6，如果公司不是技術實力太差，相同條件下的傳輸距離基本都不會相差太遠。
同樣道理，如果LoRa做成透傳模塊，只進行簡單的發送和接收，各家的模塊功耗也應該是差不多的水平。
由此來看，排除各家公司的細節處理、工藝、用料等差異，各家的LoRa產品性能其實都是差不多的水平，而真正體現各家LoRa產品水平的就是上層的應用，如功耗控制方法、LoRa互聯技術等。
以水表無線抄表舉例（燃氣表適用）：
手抄機抄表已經是很普遍的抄表方式，成本低易于實施，稍有開發能力的公司或技術人員都能設計和使用LoRa，但基于目前的趨勢判斷（美其名曰：智慧城市，智慧抄表），自動化遠傳抄表才是未來發展的方向，此處討論的即是集中器或者基站抄表，通俗點講，即只部署1個基站抄收整個小區內的LoRa水表，再通過運營商的2G/4G網絡，水司/水務公司在辦公室就能遠程抄收水表數據，全自動遠傳抄表。
水表無線抄表，或者說無線抄表核心需求就3點：
1.可抄到
2.使電池長時間待機
3.雙向交互
1. LoRa比傳統的FSK、GFSK傳輸距離更遠，安裝在水表中的確距離和穿透力有了提升，但依然和實際需求有差距，特別是小區環境，所有水表到集中器肯定無法都進行直接傳輸，完全做不到一級就到，1個集中器肯定無法覆蓋所有的水表，此處讀者不禁要問，為啥不把LoRa的擴頻因子（SF）調到最高12，速率也調到最低，那樣不就可以傳輸最遠了嗎，說不定小區就全覆蓋了？真的是這樣嗎？No, Too young, too simple，的確，擴頻因子最高，速率最低可以提高LoRa的傳輸距離，但這僅僅就足夠了嗎，SF到12模塊可以穿12-15層樓，假如集中器設置在30層樓的樓頂，顯然還是無法保證無盲點，有人會說多加集中器，土豪當然可以這么干，眾多集中器，水表肯定能百分百覆蓋了，但為了幾個盲點加集中器，值得嗎！當然，解決方法顯而易見：加中繼（第3點），但同時另一個致命問題又來了：功耗（第2點）。
多數希望做無線水表的廠家還是表本位的思路（其它產品亦適用），認為LoRa或者無線只是無線水表的簡單附屬品，很多廠家將實現遠距離通信的效果完全寄托于LoRa，而忽略了表本身的結構對無線的影響，特別是表內的LoRa天線，其重要程度甚至高于LoRa本身，設計人員以為隨便找個位置塞進去就行，其實不然，特別是如LoRa之類的甚高頻RF無線類型，對金屬等結構件極敏感，設計上的稍作改動都會使無線傳輸效果大打折扣，水表與LoRa或者說水表與無線的組合應該是相輔相成，不應該孤立的看成是兩種組件簡單的組裝，廠家在產品設計初期就應該特別注意。
如圖，兩種常見的浪花水表，改造為LoRa遠傳無線表，如果天線設計和匹配良好，兩種效果不會相差太大。
2. 電池容量一定的情況下，要想省電做到常年運行，降低LoRa的功耗就至關重要，在發射功率50mW情況下，LoRa在各個狀態的功耗可由電流得出: 發射85mA，接收10mA，休眠4uA，發射、接收和休眠功耗都是LoRa模塊硬性的功耗支出，任何廠家也無法改變，由此可見模塊消耗的功耗主要是發射和接收狀態下（當然，常年工作的情況下休眠功耗也很可觀，可另做分析），在實際場景中，水表抄表事件發生的概率并不高，如每月抄表，每天抄表，每小時抄表，為了節省電池功耗，廠商只能通過控制LoRa的工作方式節省功耗，有且只有一種（主動上傳方式下文有分析）：即LoRa模塊在非抄表狀態下進行呼吸工作方式，或稱之為心跳方式，非抄表狀態省電運行，而抄表時能即時響應，以此達到省電的目的。
LoRa呼吸/心跳工作方式：
休眠一段時間——-接收打開搜索喚醒信號——–如有喚醒信號則正常收發進行抄表或發現無喚醒信號則進入休眠
抄表狀態下的功耗無法節省，真正能控制省電的部分就只能是呼吸狀態下的電流消耗，呼吸狀態只產生休眠和接收功耗，顯而易見，控制接收功耗就是關鍵，要做到模塊省電最好的辦法就是盡量縮短接收時間，然而，如果把LoRa擴頻因子調到最高，速率最低，傳輸相同數據的情況下喚醒時間（接收時間）必將被成倍拉長（SF=7, 18.23Kbps；SF=12, 0.3Kbps; 兩相對比可見差異之大），即使是毫秒級的mA級接收電流消耗對電池壽命影響將是致命的，多數水表為了防水都將電池灌膠封住不可更換，無線水表一般要求6-10年的保證期，一旦沒電，也許就只能‘呵呵’了；速率太高，距離短，速率太低，太耗電，所以，水表無線抄表中擴頻因子的選擇，即速率的選擇與接收時間必需取得一定意義上的平衡，而不能走極端。
3. 既然有了距離和功耗的雙重限制，大家肯定也想到只有一種辦法解決問題了：加中繼，即在水表和集中器直接加中繼進行接續傳輸，而且需要至少滿足3點，1.支持多級中繼，水表數據能通過多級跳方式傳回集中器；2.中繼器的成本還要遠低于集中器，土豪請忽略。3.中繼器也是電池供電，不然無線抄表就失去了意義。What’s more, 中繼之間還需要進行聯網并自動進行路徑選擇，一條中繼路徑阻塞自動選擇另一條，如果是人工設置路徑，麻煩就大了，假如小區內環境產生變化，樹木長大了，車輛增多了，居民家里物體介質變化了，水表連不上之前的中繼了，那請水表廠家再來設置吧，而且未來會不定時要來哦！
理想狀態下，每個水表既做表又做中繼是最佳方案，那么整個方案就無需額外增加中繼器，但如果按照水表6-10年的電池壽命，LoRa的10mA接收功耗不足以支撐其再扮演中繼器的角色，如果表數據通過的路徑不均衡，比如某些表承擔了更多的中繼任務，更會導致有的表耗電慢，有的表耗電極快。國內大多數開發者使用最多的CC1101，接收電流在14mA左右，更不適合用于表或者中繼設備，目前國內除了SX1212組網模塊大批量商用外（SX1212接收電流2.8mA），基本沒有其它芯片可以做到這點。
電池的自放電損耗與一致性在無線水表整個生命周期內的影響也是必需考慮的因素，常年工作運行的電池自放電最少可達電量的1/10，再加上一致性上的差異，最差的情況下電池實際放出供模塊使用的電量只有70%左右，如：3600mA實際只放出2500mA電量。
關于功耗和距離還有另一種方式解決問題，比如市場火熱的LoRaWAN等主動上傳產品。
主動上傳是在固定時間或規定的時間窗口進行數據傳輸，其它時間則可處于休眠狀態，以LoRaWAN為例，最大64個通道，如果發射間隔周期夠長，在功耗方面的確要比主從式工作方式更省電（忽略1個LoRaWAN基站帶幾千至上萬個點競爭時間窗口造成的數據沖突，重發功耗損失），但是其優勢恰恰暴露了其弱勢，下行，下行，下行，說3遍表達重要性，例如要進行雙向交互怎么辦？如閥控。
更為致命的也許是：盲點怎么辦??！當然，土豪又要說了，多加基站，僅此而已。
集中器/基站控制第1級中繼器，第一級中繼再向下延伸控制多級中繼器，多級中繼器組成的網絡才足以提供覆蓋整個小區的深度和廣度。
鑒于此，無線水表抄表如果要做成雙向交互的LoRa遠傳抄表系統，無疑只能在功耗、距離上取得平衡，在整個結構中加入中繼器，使用LoRa 做成MESH組網設計才能實現，即LoRa MESH，但是LoRa通過協議做成MESH網絡看上去很美，但很多問題需要協議解決，沖突機制如何設計，中繼與路徑選擇，喚醒方式等等（特別是喚醒機制，如果如同手持機一樣將所有表都同時喚醒，假設小區有1000塊表，在第1000塊表沒有抄讀完之前，所有表都需要處于收發狀態，無疑功耗損失就非常大，解決方式可以是整個小區內的表都是異步通信，表按照某種時序傳數據，傳輸完成則進入呼吸狀態），國內某些廠家能做好其中的某點或幾點，但完全將所需的功耗控制和網絡技術糅合在一起，再加上需要規?；尿炞C其穩定性，能成型大規模商用的水表LoRa抄表解決方案已經屈指可數。
最理想狀態當然是：水表全覆蓋，路徑自動選，成本絕對低，后期免維護；說到這大家應該都明白了，各家做LoRa的實力對比就在此，LoRa大家都能用，真正拼的恰恰是LoRa以外的東西。
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