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Loran 和 LoRaWAN 的警示故事
如果混淆了基于无线电的 LoRaWAN 和基于无线电的 Loran，后果不堪设想。这两种技术都是关于连接和通信技术如何成为胜出，而其他技术如何被无情抛弃的精彩故事。虽然 Loran 已让位于依赖卫星的解决方案，但 LoRaWAN 在某些应用中的使用率却远远超过了 NB-IoT、Sigfox 和 LTE-M。但是，支持弱势系统作为用例替代品和强大的后备系统也是有价值的。
大约 20 年前，美国国土安全部停用了被称为 Loran 的远程导航技术，美国开始主要依赖基于卫星的全球定位系统 (GPS) 和雷达进行海上和航空导航。二战时期的 Loran 系统使用由地面发射塔组成的全球网络，同步向接收器发射无线电信号；接收器再比较距离最近的发射塔发出的信号到达时间，以惊人的精确度确定地理位置。
许多安全专家和通信爱好者都对 Loran 的消逝表示惋惜，因为它曾经提供了一种简单而强大的陆基导航备份，而没有卫星系统那样的任何漏洞。数字 eLoran 的替代品未能赢得广泛关注。
具有讽刺意味的是，被称为 LoRaWAN（长距离广域网）的技术目前正在其应用领域挤掉其他竞争技术。
图 1：上一代 Loran（Loran-C）运行时使用 90 - 110 kHz 频率范围来支持数据提取。LoRaWAN 使用 863 - 928 MHz 频率范围传输数据。（图片来源：Lisa Eitel）
LoRaWAN 是一种高效通信技术，类似于低数据量的长距离 Wi-Fi，适用于农业、公共事业和工业跟踪应用领域的物联网设备。简而言之，这种技术在 863 - 928 MHz 的窄频谱上（具体频率取决于地区）采用物理层协议的无线信号，在城市环境中的数据传输距离可达输数公里，在农村环境中则可传输 10 公里以上。围绕中心频率的调制以相对无干扰的方式传输数据，甚至可以传输数公里并穿过各种结构。
工业领域和政府部门一直在稳步采用这种技术，尤其是在过去十年中。基于 LoRa 的 LoRaWAN 解决方案比基于蜂窝网络的解决方案更具成本效益，部分原因是 LoRaWAN 的运行不依赖于太空中的卫星。此外，之所以 LoRaWAN 的网络组件经济实惠，是因为它将 LoRaWAN 功能赋予了设备。此外，LoRa 技术使用非许可无线电频率，这意味着组件供应商可以部署解决方案，而不必像其他解决方案那样面临监管约束。
图 2：SX1250 sub-GHz 射频芯片与 Semtech 的 SX1302 基带引擎配合使用，可让工程师为点对点或本地网状 LoRa 网络或功能更强大、覆盖范围更广的 LoRaWAN 网络设计网关。它们覆盖了 1 GHz 以下的任何频段，支持使用物联网应用所采用的各种免许可频段。（图片来源：Semtech Corp.）
LoRaWAN 在无线物联网通信中的主导地位日益增强，在某些应用中已经挤掉了基于蜂窝的窄带物联网（NB-IoT）和 LTE-M。事实上，LoRaWAN 似乎还战胜了 Sigfox。
图 3：使用了一种 LoRa 调制技术，该射频收发器的灵敏度超过 -148dBm。加上集成的 +20-dBm 功率放大器，使其成为适用广泛的高性价比解决方案。（图片来源：Semtech Corp.）
NB-IoT 和 LTE-M 都使用授权频谱和蜂窝传输技术，数据传输能力分别高达 250 kbps 和 1 Mbps。它们可在远距离范围内运行，功耗仅略高于其他物联网协议选项，可为智能建筑、公用事业接口、可穿戴电子设备和资产跟踪器提供连接。
与 LoRaWAN 一样，高效 Sigfox 使用非授权频谱，以 100 - 600 bps 的速度传输数据，适用于间歇性低数据应用，如系统监控、远程机器报警、系统和简单的位置跟踪。但由于其使用量少，Sigfox 陷入了财务困境。总部位于新加坡的 UnaBiz 现在拥有 SigFox，并在去年宣布了几项新发展。
值得庆幸的是，我们从未见过因蓄意破坏、太空碎片或其他涉及太阳耀斑电磁效应（如辐射和地磁暴）的太空天气而导致的大规模通信卫星故障。因此，我们对这些卫星导航的过度依赖（以及对老式 Loran 卫星的弃用）并未受到质疑。此外，LoRaWAN 的标准化也没有出现明显的漏洞。然而，当 Sigfox 等精妙的系统进入竞争时，对各行业都有好处。
关于此作者
Lisa Eitel 自 2001 年以来一直专注于运动技术。她关注的领域包括电机、驱动器、运动控制、电力传输、线性运动以及检测和反馈技术。她拥有机械工程学学士学位，是 Tau Beta Pi 工程荣誉学会的新成员、女工程师协会会员以及 FIRST Robotics Buckeye Regionals 的裁判。除了对 motioncontroltips.com 所做的贡献外，Lisa 还领导了《设计世界》季度运动问题的制作。
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