LoRa是基于Semtech公司開發(fā)的一種低功耗局域網(wǎng)無線標準，其目的是為了解決功耗與傳輸難覆蓋距離的矛盾問題。一般情況下，低功耗則傳輸距離近，高功耗則傳輸距離遠，通過開發(fā)出LoRa技術，解決了在同樣的功耗條件下比其他無線方式傳播的距離更遠的技術問題，實現(xiàn)了低功耗和遠距離的統(tǒng)一。LoRa實際上是物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的無線平臺。Semtech的LoRa芯片組將傳感器連接到云端，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和分析的實時通信，從而提高效率和生產(chǎn)率。LoRaWAN開放規(guī)范是基于Semtech LoRa設備的低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)標準，利用工業(yè)、科學和醫(yī)療(ISM)頻段的未經(jīng)許可的無線電頻譜。LoRa Alliance(一個非營利協(xié)會和快速發(fā)展的技術聯(lián)盟)推動了LoRaWAN標準的標準化和全球協(xié)調(diào)。 [2]LoRaWAN標準為農(nóng)村和室內(nèi)使用情況中的實際問題提供了高效、靈活和經(jīng)濟的解決方案，在這些情況下，蜂窩、Wi-Fi和藍牙低功耗(BLE)網(wǎng)絡是無效的。 [2]LoRa設備和LoRaWAN標準為物聯(lián)網(wǎng)應用提供了引人注目的功能，包括遠程、低功耗和安全數(shù)據(jù)傳輸。該技術被公共、私有或混合網(wǎng)絡所利用，并提供比蜂窩網(wǎng)絡更大的范圍。部署可以輕松集成到現(xiàn)有基礎設施中，并支持低成本電池供電的物聯(lián)網(wǎng)應用。LoRa芯片組集成到由大型物聯(lián)網(wǎng)解決方案提供商生態(tài)系統(tǒng)制造的設備中，并連接到全球網(wǎng)絡。簡單地說，LoRa將設備連接到云，為事物提供“聲音”——使世界成為一個更美好的生活、工作和娛樂場所。

?LoRa(Long Range Radio)是一種基于擴頻技術的低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)通信技術，專門設計用于物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設備的遠距離通信?。LoRa通過擴展信號的帶寬來提高傳輸距離和抗干擾能力，能夠在低功耗的情況下實現(xiàn)長距離的數(shù)據(jù)傳輸，適合用于需要長期穩(wěn)定運行的設備，如傳感器和遠程監(jiān)控系統(tǒng)?12。

LoRa的基本原理和關鍵參數(shù)

LoRa采用了擴頻調(diào)制技術，通過擴展信號的帶寬來增加傳輸距離和抗干擾能力。其關鍵參數(shù)包括：

?擴頻因子(Spreading Factor, SF)?：決定了信號的擴展程度，較高的SF值提供更長的通信距離和更好的抗干擾能力，但會降低數(shù)據(jù)傳輸速率。

?信號帶寬(Bandwidth, BW)?：影響傳輸速率和抗干擾能力，較大的帶寬提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，但可能增加對其他信號的干擾。

?編碼率(Coding Rate, CR)?：用于表示數(shù)據(jù)的糾錯能力，較高的編碼率提供更強的錯誤修正能力，但會減少有效的數(shù)據(jù)傳輸速率?3。

LoRa的應用場景和優(yōu)勢

LoRa因其超長傳輸距離、極低功耗和低成本特性，在多個領域得到廣泛應用，包括：

?智慧農(nóng)業(yè)?：用于農(nóng)田監(jiān)測、灌溉控制等。

?智慧城市?：智能交通、環(huán)境監(jiān)測等。

?工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)?：設備監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集等。

?智能家居?：智能照明、安防等。

LoRa的主要優(yōu)勢包括：

?遠距離傳輸?：采用擴頻技術，傳播距離可達50公里。

?低功耗?：在發(fā)射17dBm信號時電流僅為45mA，接收信號時電流僅為5mA。

?抗干擾能力強?：能夠在噪聲環(huán)境下有效解調(diào)信號。

?易于部署?：網(wǎng)絡擴展簡單，可根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境合理部署基站?12。

LoRa(Long Range Radio)是一種專為物聯(lián)網(wǎng)設計的低功耗、遠距離無線通信技術，可實現(xiàn)傳感器與云端的高效實時通信。其核心優(yōu)勢在于低功耗、廣覆蓋、大容量網(wǎng)絡及靈活部署，適用于智能電表、環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)自動化等場景。

1. 技術特點與優(yōu)勢

LoRa采用擴頻調(diào)制技術，在相同功耗下傳輸距離遠超傳統(tǒng)無線技術(如Wi-Fi、藍牙)。典型通信距離城市環(huán)境達2-5公里，郊區(qū)可達15公里。其終端設備電池壽命可達數(shù)年，支持星型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)單網(wǎng)關連接數(shù)千節(jié)點，采用AES-128加密保障數(shù)據(jù)安全，且工作在免授權(quán)頻段(如868MHz/915MHz)，顯著降低部署成本。

2. 典型應用場景

? 智慧城市：遠程抄表(水/電/氣)、智能路燈控制

? 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)：土壤溫濕度監(jiān)測、氣象站數(shù)據(jù)回傳

? 工業(yè)領域：設備狀態(tài)監(jiān)控、倉庫資產(chǎn)追蹤

? 應急管理：山體滑坡監(jiān)測、森林火災預警系統(tǒng)

物流追蹤：追蹤或者定位市場的一個重要的需求就是終端的電池使用壽命。物流追蹤可以作為混合型部署的實際案例。物流企業(yè)可以根據(jù)定位的需要在場所部網(wǎng)，LoRa可以提供這樣的便捷部署方案。

智慧水務：在水表上面安裝相應的LoRa模組，可以節(jié)省人力成本的同時，以更加精細和動態(tài)的方式管理水務系統(tǒng)的整個生產(chǎn)、管理和服務流程，從而達到“智慧”的狀態(tài)。

智慧農(nóng)業(yè)：對農(nóng)業(yè)來說，低功耗低成本的傳感器是迫切需要的。溫度、濕度、鹽堿度等傳感器的應用對于農(nóng)業(yè)提高產(chǎn)量、減少水資源的消耗等有重要的意義。這些傳感器需要定期地上傳數(shù)據(jù)，而且很多偏遠的農(nóng)場或者耕地并沒有覆蓋蜂窩網(wǎng)絡，更不用說4G/LTE了，而LoRa十分適用于這樣的場景。

在網(wǎng)狀網(wǎng)絡中， 個別終端節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點的信息， 以增加網(wǎng)絡的通信距離和網(wǎng)絡區(qū)域規(guī)模大小。雖然這增加了范圍，但也增加了復雜性，降低了網(wǎng)絡容量，并降低了電池壽命，因節(jié)點接受和轉(zhuǎn)發(fā)來自其他節(jié)點的可能與其不相關的信息。當實現(xiàn)長距離連接時， 長距離星型架構(gòu)最有意義的是保護了電池壽命。

如果把網(wǎng)關安裝在現(xiàn)有移動通信基站的位置，發(fā)射功率 20dBm(100mW)，那么在高建筑密集的城市環(huán)境可以覆蓋 2 公里左右，而在密度較低的郊區(qū)，覆蓋范圍可達 10 公里。該網(wǎng)關/集中器還包含 MAC 層協(xié)議，對于高層它是透明的。

LoRa網(wǎng)絡主要由終端(可內(nèi)置LoRa模塊)、網(wǎng)關(或稱基站)、網(wǎng)絡服務器以及應用服務器組成。應用數(shù)據(jù)可雙向傳輸。

LoRa的終端節(jié)點可能是各種設備，比如水表氣表、煙霧報警器、寵物跟蹤器等。這些節(jié)點通過LoRa無線通信首先與LoRa網(wǎng)關連接，再通過3G網(wǎng)絡或者以太網(wǎng)絡，連接到網(wǎng)絡服務器中。網(wǎng)關與網(wǎng)絡服務器之間通過TCP/IP協(xié)議通信。

LoRa網(wǎng)絡將終端設備劃分成A/B/C三類：

Class A：雙向通信終端設備。這一類的終端設備允許雙向通信，每一個終端設備上行傳輸會伴隨著兩個下行接收窗口。終端設備的傳輸時隙是基于其自身通信需求，其微調(diào)基于ALOHA協(xié)議。Class A設備的功耗最低，基站下行通信只能在終端上行通信之后。(常用于采集數(shù)據(jù))