[发明专利]支持窄带物联网技术NB-IoT的LoRa网关

说明书

支持窄带物联网技术NB‑IoT的LoRa网关涉及信息技术领域，本发明由NB‑IoT控制器、数据解压缩模块、LoRa控制器组成；NB‑IoT控制器由NB‑IoT数据收发处理模块、NB‑IoT设置模块组成；LoRa控制器由LoRa数据处理模块、LoRa数据收发模块和LoRa设置模块组成；数据解压缩模块包括压缩算法。实现本发明拓宽了NB‑IoT的使用，使NB‑IoT不局限于直接连接终端节点，同时也可以连接网关进行数据通信。达到NB‑IoT传输无NB‑IoT网络覆盖区域的采集器数据。丰富了LoRa网关连接服务器的传输途径。

技术领域

本发明涉及信息技术领域，尤其是物联网领域。

背景技术

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，信息技术发展到今天，从当初人与人的通信需求已经转向人与物以及物与物之间的互联互通，最终实现万物互联。传感器技术、嵌入式系统技术和通讯技术是物联网的三个重要组成部分，而通讯技术是物联网各单位之间进行信息传输和物流的物质基础。通讯技术包括有线传输和无线传输，无线传输中包括了NB-IoT、LoRa通讯方式。

目前，LoRa通讯方式为低功耗广域网的通信，LoRa通讯技术具有极低的能耗，远程的通讯距离，极强的障碍穿透性等显著特点。LoRa通讯被逐步广泛应用于智能传感领域，以高性价比连接传感装置，应用在采集环境信息等系统中。同时，LoRa通讯无需依靠通讯运营商的基站网络，在节点模块和网关模块之间可动态构成通讯网络，进行数据通讯。网关连接服务器可通过有线网络接入或GPRS、4G等形式接入。

LoRaWAN是由lora联盟定义的一种LoRa组网的网络架构和通信协议。LoRaWAN网络架构通常采用星型拓扑结构，其中网关是在终端设备和后端中央网络服务器之间传递消息的透明桥接。协议中规定终端的入网认证由服务器决定。多个网关可同时接收到LoRa终端数据，并转发给网络服务器，服务器通过网关接收信号强度来选择下发数据的网关。本发明中网关采用标准的LoRaWAN协议。

相比于传统网络，窄带物联网NB-IoT比GPRS增益提高20dB，提高了100倍区域覆盖能力，且窄带物联网NB-IoT具备海量连接能力，单个扇区支持10万节点接入，具有强连接，低功耗，高覆盖和低成本的优势。

LoRa模块是指基于Semtech公司SX127X系列芯片研发的一款工业级射频无线产品。相比传统的窄带调制技术，LoRa模块采用了扩频调制技术，在抑制同频干扰的性能方面具有明显优势，解决了传统设计方案无法同时兼顾距离、抗扰和功耗的问题。

NB-IoT指窄带物联网(Narrow Band-Internet of Things)技术，是工作在授权频段的技术，核心是面向低端物联网终端(低耗流)，适合广泛部署在智能家居、智能城市、智能生产等领域，在长距离、低速率、低功耗、多终端的物联网应用方面具有较大优势。

而就技术方案而言，LoRa和NB-IoT各有优势。

LoRa优势：

相比于NB-IoT，LoRa基于Sub-GHz的频段使其更易以较低功耗远距离通信，可以使用电池供电或者其他能量收集的方式供电；LoRa信号的波长较长决定了它的穿透力与避障能力；大大的改善了接收的灵敏度，超过-148dBm的接收灵敏度使其可视通信距离可达15公里；降低了功耗，其接收电流仅14mA，待机电流为1.7mA，这大大延迟了电池的使用寿命；基于终端和集中器/网关的系统可以支持测距和定位。LoRa对距离的测量是基于信号的空中传输时间而非传统的RSSI，其定位精度可达5m(假设10km的范围)。

NB-IoT优势：

广覆盖，将提供改进的室内覆盖，在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络增益20dB，覆盖面积扩大100倍；具备支撑海量连接的能力，NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构；更低功耗，NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年。