Zigbee和WiFi那么好用，LoRa又具有什么优势呢？


			
 

			
     就在ZigBee和ZWave两家网络技术明争暗斗的·时候，一种新型的可远距离传输数据并且有着超低能耗的网络技术悄悄地发展起来，这种技术叫LoRa，是由升特公司(Semech)发布的一种专用于无线电调制解调的技术，它与其他如FSK(频移键控)、GMSK(高斯最小频移键控)、BPSK(二进制相移键控)及其派生的调制方案形成竞争关系。

			
 

			
　　LoRa

			
    LoRa融合了数字扩频、数字信号处理和前向纠错编码技术，拥有前所未有的性能。此前，只有那些高等级的工业无线电通信会融合这些技术，而随着LoRa的引入，嵌入式无线通信领域的局面发生了彻底的改变。

			
 

			
     前向纠错编码技术是给待传输数据序列中增加了一些冗余信息，这样，数据传输进程中注入的错误码元在接收端就会被及时纠正。这一技术减少了以往创建“自修复”数据包来重发的需求，且在解决由多径衰落引发的突发性误码中表现良好。

			
 

			
     一旦数据包分组建立起来且注入前向纠错编码以保障可靠性，这些数据包将被送到数字扩频调制器中。这一调制器将分组数据包中每一比特馈入一个“展扩器”中，将每一比特时间划分为众多码片。LoRa调制解调器经配置后，可划分的范围为64-4096码片/比特。            AngelBlocks配置调制解调器可使用4096码片/比特中的最高扩频因子(12)。相对而言，ZigBee仅能划分的范围为10-12码片/比特。

			
通过使用高扩频因子，LoRa技术可将小容量数据通过大范围的无线电频谱传输出去。实际上，当你通过频谱分析仪测量时，这些数据看上去像噪音，但区别在于噪音是不相关的，而数据具有相关性，基于此，数据实际上可以从噪音中被提取出来。其实，扩频因子越高，越多数据可从噪音中提取出来。

			
 

			
    在一个运转良好的GFSK接收端，8dB的最小信噪比(SNR)需要可靠地解调信号，采用配置AngelBlocks的方式，LoRa可解调一个信号，其信噪比为-20dB，GFSK方式与这一结果差距为28dB，这相当于范围和距离扩大了很多。在户外环境下，6dB的差距就可以实现2倍于原来的传输距离。

			
 

			
    为了有效地对比不同技术之间传输范围的表现，我们使用一个叫做“链路预算”的定量指标。链路预算包括影响接收端信号强度的每一变量，在其简化体系中包括发射功率加上接收端灵敏度。

			
 

			
     AngelBlocks的发射功率为100mW(20dBm)，接收端灵敏度为-129dBm，总的链路预算为149dB。比较而言，拥有灵敏度-110dBm(这已是其极好的数据)的GFSK无线技术，需要5W的功率(37dBm)才能达到相同的链路预算值。在实践中，大多GFSK无线技术接收端灵敏度可达到-103dBm，在此状况下，发射端发射频率必须为46dBm或者大约36W，才能达到与LoRa类似的链路预算值。

			
因此，使用LoRa技术我们能够以低发射功率获得更广的传输范围和距离，这种低功耗广域技术正是我们所需的。

			
 

			


			
　　                                                                         OpenRF协议

			
 

			
   目前已有很多“标准化”协议应用于家庭自动化领域，ZigBee和ZWave是两种主流的选择，另外还有6LowPan以及其他协议。

			
大多数协议或多或少依赖无线网格(mesh)组网，有些依赖整体系统来达到合理地传输距离，不过这无法使用电池供电。

			
LoRa采用点对点通信方式，实现远距离传输的目的，我们无需网格化网络。实际上，我们需要一个“轻量级”协议，适用于长期以电池供电的方式。

			
 

			
     OpenRF是为电池供电的应用而开发的，例如水表和燃气表数据读取。OpenRF为媒介接入层(MAC Layer)定义了一个标准化的界面，允许其余各种各样射频集成电路装置(RFICs)协同工作。OpenRF还提供了一个支持32位设备地址的统一网络层来保证消息传递，还有多重的网络拓扑结构。理论上来说，OpenRF也可支持无线网格组网，虽然我们目前没有那种功能性要求。

			
 

			
   OpenRF提供两个接口，其中API接口允许在一个微控制器的嵌入式应用中集成OpenRF，我们用这一界面构建了AngelBlocks的应用。另一接口为指令接口，它允许外部主控制器在串行链路上使用AT指令集来发送和接收数据包。我们的应用开发适配器在一个主机上使用指令接口控制AngelBlocks，其中Arduino和Pi适配器使用一个TTL级别的串行端口，PC/MAC适配器使用一个USB/COM端口，同一指令接口均可使用。

			
 

			
   LoRa的腾空出世惊呆了网络技术领域的领军人物ZigBee和ZWave，打得这些大佬们措手不及。超低功耗和远距离的传输使得LoRa刚被人知晓就获得超高的人气，在这个物联网时代，LoRa这种专用于无线电调制解调的技术被运用的领域将会越来越广泛，将使得物物相连趋向柔性化，未来市场潜力巨大。

			


			
　　目前，相对于NB-IoT，LoRa是当前最成熟、稳定的窄带物联网通讯技术，其自由组网的私有网络远优于运营商持续不断收费的NB网络，且LoRa一次组网终身不需缴费。但是应用LoRa进行物联网通讯开发难度大、周期长、进入门槛高。据了解，为降低物联网行业创业者进入门槛，协成智慧提供了一整套成熟LoRaWAN源代码+LoRa Gateway网关定制方案，极大缩减了创业者在物联网链路调通上所耗费的半年周期与巨额开发代价，便于快速切入物联网具体应用，打造属于自己的独立物联网运营品牌。

			
 

			
大普通信投入LoRa研发多年，拥有LoRa的全套产品（包括模块、网关、服务器等）和多款节点（烟雾、温湿度等）成品，还拥有多种解决方案（智能家居安防、无线倒车雷达、智能抄表系统等），致力于为客户提供一体化的物联网系统服务。2017年大普通信与美国Semtech公司建立深度合作联系，双方将在LoRa芯片及应用层面进行深入合作，并在智慧城市、智慧农业、智慧牧业等领域开展产品和方案的设计，促进行业的发展。大普通信以及各厂家将围绕LoRa技术在各行业应用创新展开工作。积极推动物联网行业进展，制定统一的LoRa应用规范。积极打造特色的LoRa应用的“技术交流平台”、“方案验证平台”、“市场合作平台”。

			

			
		
Lora, zigbee, wifi, 优势, 对比

N²logN和NlogN²具有相同的增长速度
答案：F
分析：

NlogN²可化为2NlogN，而与N²logN相比，在logN前面一个是2N另一个是N²，所以增长速度不一样。

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计算机严格的讲从人类开始使用辅助脑力工具—“结绳记事”就开始了，只不过它那时只具有记忆能力，应该 

叫记忆机。后来在中国发展为算筹和算盘，具有了人机互动的计算功能，但仍以记忆为主。而真正具有计算能 

力的计算机是从1642年法国数学家B·帕斯卡的十进制齿轮传动加法器开始的。到了1673年德国数学家G·W·莱 

布尼兹制成了可以进行乘、除法运算的十进制计算机。 
1834年巴贝奇设计了具有程序控制的通用分析计算机雏形。1937年英国数学家图灵（Alan Mathison 
Turing，1912-1954）发表了著名的《论应用于决定问题的可计算数字》一文，提出了思考实验原理计算机—图 

灵机的概念。 
以后经过一百多年的电磁学、电工学、电子学以及真空电子二极管、电子三极管的发展和应用，为计算机能够 

进行数值积分、数值微分、微分方程求解等全面的数值算法奠定了基础。 
1941年德国K·朱赛制成了初步具有浮点记数、二进制计算、数字存储地址的全自动继电器计算机。1940-1947 

年间美国先后制成了MARKⅠ、MARKⅡ、ModeⅠ、ModeⅤ等继电器计算机。1938年美籍保加利亚学者J·阿塔纳索 

夫制成了电子计算机的计算部件。1943年英国交通部通信处制成了密码分析机“巨人”计算机。1946年2月美国 

宾夕法尼亚大学莫尔学院制成了大型电子数字积分计算机ENIAC，成千倍的提高了计算速度。 1945年3月数学家J 

·诺伊曼领导的设计小组制成了电子离散变量自动计算机EDVAC，并于1946年6月提出了《电子计算机逻辑结构 

初谈》，同年又巡回演讲了《电子计算机设计的理论和技术》，推动了存储程序式计算机的设计和制造。1949 

年英国剑桥大学数学实验室制成了离散时序自动计算机EDSAC，美国于1950年制成了东部标准自动计算机SFAC。 

计算机的萌芽发展期结束，计算机巨大进步和发展已经准备就绪。 
在此期间，1945年图灵来到英国国家物理研究所工作，于1950年发表了《计算机能思考吗？》的论文，设计了 

著名的图灵测验，通过问答来测试计算机是否具有同人相等的智力，推动了智慧计算机的发展。但由于当时各 

种条件的限制，仍没有给出一个能使我们实际应用的具有自主智慧的计算机模型。计算机是否具有自主智慧仍 

然是一个物理学和计算机科学中的谜团。 
1948年美国贝尔实验室J·巴丁、W·H·布喇顿和W·B·肖克莱研制成点触式晶体三极管。 1957年美国贝尔实验 

室D·斯帕克斯发明了面接型晶体管，实现了肖克莱的场效应晶体管的设想。1958年，美国得克萨斯仪器公司把 

晶体管、电阻、电容集成在一块芯片上，制成为一个独立完整的功能电路，集成电路问世。 1961年，美国仙童 

公司制成了一种集成触发器。从此，集成电路获得了飞速发展。数字集成电路从小规模到中规模、大规模、超 

大规模发展。计算机得到了空前的迅猛发展：如1945—1958年间的ENIAC、IAS、EDVAC、 UNIVAC、UNIVAC-1IBM- 

701等；1959—1964年间的UnivacLARC、IBM-7030、ATLAS等；1965—1970年间的IBM-360、 CDC-7600、PDP-11等 

；1971年到今天的产品为CRAY-1（1976）、VAX-11（1977）、IBM-PC（1981）等。特别是从 1971年起Intel公司 

第一个中央处理器Intel-4004 CPU问世以来，在20年的时间内从第一代发展到第四代，计算机体积越来越小， 

功能越来越强大、能耗越来越降低，生产成本大幅度降低。微型计算机步入了寻常百姓家。 
现代计算机向巨型化和微型化两端发展，功能向网络化和智能化进军。具有了自动性、快速性、通用性、可靠 

性。进入了科学计算、信息管理、实时控制、办公自动化、生产自动化、网络通信、电子商务和人工智能等诸 

多领域。但人工智能只是利用计算机模拟人类的某些智能行为，是计算机具有“学习”、 “联想”与“推理” 

等初步能力。这些作用应用于机器人、专家系统、模式识别、自然语言理解、机器翻译、定理证明等方面。只 

能进行人给定的作业，不能进行自主智慧作业。 
2000年5月6日，我将自己于1984年提出的“世界动态平衡”物理规律证明后，这个问题迎韧而解。这个发现出 

乎预料的解决了这个问题，这是我原来没有预料到的，更没有预料到的是在仅仅相隔几十个小时后于2000年8日 

、9日两天计算机给出了证实，很快完成了我自己设定的物理猜想。我非常感谢自然对我的支持，这也是我不懈

努力的原动力。 
计算机具有自主智慧，这种自主智慧的产生原来躲藏在一个完美的、典型的、朴实的物理学规律后面…… 
世界动态平衡理论是对中国朴素哲学、当代合理的哲学和自然辩证法的逻辑与数学链接，是对爱因斯坦相对论 

的补充，建立了一个全新的物理变换体系，使物理学从实证经典物理学、量子—相对论时空物理学到动态平衡 

基础视点物理学的合理转变。尽管时空问题在物理中还纠缠不清，没有完全彻底解决。但当代物理研究的主要 

问题和障碍，已经不是时空问题了，而是人对自然规律和事件的扰动问题，也就是说研究者自身从什么基础视 

点看问题的问题。我们必须剔除自身干扰因素，才能够与大自然进行完全彻底的对话。 
计算机具有自主智慧，但要达到实际应用还有一段路要走。我们还需要更多的人来努力。下面是2002年在深圳 

高交会上散发的中英文资料，一并献于广大物理爱好者，欢迎批评指正！ 

科学发现  寻求协作 
物理学新规律（世界动态平衡规律）的发现，将会出现“物理学将会把思维（或智慧、或智能）纳入研究范畴 

，因为物质、能量与思维是我们目前所处的自然环境中最为基础的‘三项基本客观存在’，并且它们之间的产 

生、发展和变化遵从物理学中的‘动态平衡规律’” 同时也可知“思维是物质、能量，运动、发展、变化的必 

然产物，它不光是人脑的机能，而是客观存在发展变化的必然结果。这种质变在一定的条件下，能够引起物理 

测量效应，有着普遍的数学表达方式和模型，并能被人们用机械实验所模拟”。 
从而能够预言计算机具有有别于人类且能够被人类所认识的思维并能被人们所利用（并非指计算机等现在所具 

有的记忆、逻辑推理和数理运算能力，而是指计算机等具有自主的非人为因素的，甚至超越了人对自然规律的 

感知和拟真的能力）。 
这样的事件，我们已经取得过一次成功。但因我们的各种条件限制，没有能力再继续进行这样的实验。尽管我 

们现在还不能够准确地判断这个发现对于未来世界人类的各项活动具有什么样的影响，但从人们追求科学、追 

求真理、创造人类美好生活、提高和平衡社会经济效益及综合利益方面将是一个非常利好的消息。 
        实验和推广这项研究是一个非常艰难的过程，需要大量的高尖人才队伍支持、充足的资金和物资保障 

、良好的典型环境（自然环境和人文环境）容纳。为此希望世界各国有意于此研究的个人和社团关注和垂询， 

共同协作研究和开发。 
中华人民共和国公民：       侯晓旺 
联系电话：                （86）1392658****  
电子信箱：                 houxw2002@163.com                                                        

                                                                         2002年10 月12日 

                                    具有免校准和带漏电检测功能的计量芯片HLW8112
 
       未来几年，更多的家电产品将要步入智能化，而随着物联网的快速发展，基于数字化、物联网和大数据的智能家电将是未来的趋势。
       智能家电发展主要有三个阶段，分别为联网控制阶段、局部智能阶段与生态智能阶段。现在市面上的智能家电产品还处于联网控制阶段，比如WIFI电视、WIFI热水器等。但部分大型品牌厂家已经开始尝试实现局部智能，比如具有PM2.5检测和用电计量功能的智能空调，具有水质检测、功率检测和滤芯寿命检测的智能净水器等。
       智能家电产品升级除了满足基础功能和智能联网需求外，更重要的还有安全需求。深圳市合力为科技推出的计量芯片HLW8112，是专为家电企业量身定做的一款产品，除了基础的用电量和功率检测外，还具有漏电检测功能,可以解决家用电器的用电安全问题，在家用电器使用过程中可以提前发现异常状态并报警，在漏电状态下可以快速切断电源，使得家电设备更加安全可靠。
 
    下图是HLW8112的性能参数，HLW8112可以在3.3V电源下正常工作，目前市面上主流的计量芯片工作电压是5V。它具有两路电流采样通道，当一路用于检测用电设备的漏电功能，另一路可以检测用电设备的功率大小、用电量和过载判断，并可以通过中断引脚对漏电和过载状态进行输出。
       
      
家电产品在长期使用后，随着器件老化，会出现耗电量增加，甚至漏电，会造成安全隐患。HLW8112在单通道基础上增加一路电流检测通道用于检测设备漏电状况。下图是HLW8112的应用电路，A通道用于检测负载设备的功率、电压、电流和用电量，通过UART或SPI接口传输数据至MCU，通过INT1引脚对过载和过压等异常状态进行指示。B通道通过电流互感器对负载设备进行漏电检测，当负载设备发生漏电时，会及时判断出危险状态，通过INT2快速切断设备电源。

 
合力为科技一直致力于推广 Meter IC在智能家居、智能家电和与“电”相关等节能产品上的应用和解决方案，脉冲输出型计量芯片HLW8012和UART串口输出的HLW8032一直广泛使用于WIFI插座、智能路灯等物联网产品上。下表是HLW8012/HLW8032/HLW8110/HLW8112的性能对比表。

型号


HLW8012


HLW8032


HLW8110


HLW8112


工作电压


5.0V


5.0V


3.3V/5.0V


3.3V/5.0V


工作电流


3mA


4mA


4mA


4mA


检测通道


一路


一路


一路


两路


漏电检测


X


X


X


√


过载、过压


X


X


X


中断输出


精度


3‰


3‰


1‰


1‰


免校准


X


√


√


√


内置振荡器


√


√


√


√


通讯方式


高频脉冲


UART


UART


UART/SPI


封装


SOP8


SOP8


SOP8


SSOP16

此次推出的具有漏电检测功能计量芯片HLW8112，在性能指标上都要优于HLW8012和HLW8032,使用场景更加广泛，可以应用于智能家电设备、漏电检测设备、计量电表、WIFI插座、LED照明和充电桩领域。