LoRa簡介

LoRa通信技術是物聯(lián)網(wǎng)通信技術中的短距離通信中的一種，與之相同的短距離通信技術還有、藍牙、WIFI、Zigbee等。

LoRa為英文Long?Range的縮寫，為低功耗廣域網(wǎng)(Low?PowerWide?Area?Network,?LPWAN)通信技術的一種，Semtech公司于2013年發(fā)布的超長距離低功耗數(shù)據(jù)傳輸技術。以往，在LPWAN產(chǎn)生之前，似乎只能在遠距離以及低功耗兩者之間做取舍。而LoRa無線技術的出現(xiàn)，改變了關于傳輸距離與功耗的折衷考慮方式，不僅可以實現(xiàn)遠距離傳輸，并且同時兼具低功耗、低成本的優(yōu)點。LoRa的網(wǎng)絡形成就如同下圖，遠距節(jié)點可以透過多臺網(wǎng)關(gateways)與后端網(wǎng)絡服務器連接，將數(shù)據(jù)上傳后送至云端或服務器上。在LoRa網(wǎng)絡中，每個節(jié)點并不會彼此相連，須先連至網(wǎng)關后，才能連中央主機，或是透過中央主機將數(shù)據(jù)傳到另一個節(jié)點。終端節(jié)點的訊息，可以同時傳給多個網(wǎng)關，訊息也可透過網(wǎng)關之間的橋接，進一步延伸傳輸離。

LoRa網(wǎng)絡構成

LoRa網(wǎng)絡主要由終端（可內(nèi)置LoRa模塊）、網(wǎng)關（或稱基站）、Server和云四部分組成。應用數(shù)據(jù)可雙向傳輸。

LoRa聯(lián)盟LoRa聯(lián)盟是2015年3月Semtech牽頭成立的一個開放的、非盈利的組織，發(fā)起成員還有法國Actility，中國AUGTEK和荷蘭皇家電信kpn等企業(yè)。不到一年時間，聯(lián)盟已經(jīng)發(fā)展成員公司150余家，其中不乏IBM、思科、法國Orange等重量級產(chǎn)商。產(chǎn)業(yè)鏈（終端硬件產(chǎn)商、芯片產(chǎn)商、模塊網(wǎng)關產(chǎn)商、軟件廠商、系統(tǒng)集成商、網(wǎng)絡運營商）中的每一環(huán)均有大量的企業(yè)，這種技術的開放性，競爭與合作的充分性都促使了LoRa的快速發(fā)展與生態(tài)繁盛。 

LoRa技術特點

（1）靈敏度-148dBm、通訊距離＞15km；

（2）最小的基礎設施成本，使用網(wǎng)關/集中器擴展系統(tǒng)容量

（3）電池壽命＞5年，接收電流10mA，休眠電流＜200nA

（4）免牌照的頻段，節(jié)點/終端低成本

LoRa技術優(yōu)勢

（1）遠距離，傳輸距離能達到8km,寬廣地帶

（2）易于建設和部署，大部分地方安裝即可使用。

（3）功耗低、電池壽命長

（4）功耗低、電池壽命長LoRa終端價格在100-200左右

LoRa技術劣勢

（1）頻譜干擾：LoRa設備及網(wǎng)絡的增多，相互之間存在頻譜干擾。

（2）網(wǎng)絡需要新建

（3）技術過于集中：LoRa技術過于集中于Semtech，不利于產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

【拓展】LoRaWAN協(xié)議

LoRaWAN是 LoRa聯(lián)盟推出的一個基于開源的MAC層協(xié)議的低功耗廣域網(wǎng)（Low Power Wide Area Network, LPWAN）標準。這一技術可以為電池供電的無線設備提供局域、全國或全球的網(wǎng)絡。LoRaWAN瞄準的是物聯(lián)網(wǎng)中的一些核心需求，如安全雙向通訊、移動通訊和靜態(tài)位置識別等服務。該技術無需本地復雜配置，就可以讓智能設備間實現(xiàn)無縫對接互操作，給物聯(lián)網(wǎng)領域的用戶、開發(fā)者和企業(yè)自由操作權限。  

LoRaWAN網(wǎng)絡架構是一個典型的星形拓撲結構，在這個網(wǎng)絡架構中，LoRa網(wǎng)關是一個透明傳輸?shù)闹欣^，連接終端設備和后端中央服務器。網(wǎng)關與服務器間通過標準IP連接，終端設備采用單跳與一個或多個網(wǎng)關通信。所有的節(jié)點與網(wǎng)關間均是雙向通信，同時也支持云端升級等操作以減少云端通訊時間。

終端與網(wǎng)關之間的通信是在不同頻率和數(shù)據(jù)傳輸速率基礎上完成的，數(shù)據(jù)速率的選擇需要在傳輸距離和消息時延之間權衡。由于采用了擴頻技術，不同傳輸速率的通信不會互相干擾，且還會創(chuàng)建一組“虛擬化”的頻段來增加網(wǎng)關容量。LoRaWAN的數(shù)據(jù)傳輸速率范圍為0.3 kbps至37.5 kbps，為了最大化終端設備電池的壽命和整個網(wǎng)絡容量，LoRaWAN網(wǎng)絡服務器通過一種速率自適應（Adaptive Data Rate , ADR）方案來控制數(shù)據(jù)傳輸速率和每一終端設備的射頻輸出功率。 全國性覆蓋的廣域網(wǎng)絡瞄準的是諸如關鍵性基礎設施建設、機密的個人數(shù)據(jù)傳輸或社會公共服務等物聯(lián)網(wǎng)應用。 關于安全通信，LoRaWAN一般采用多層加密的方式來解決：一、獨特的網(wǎng)絡密鑰（EU164），保證網(wǎng)絡層安全；二、獨特的應用密鑰（EU164），保證應用層終端到終端之間的安全；三、屬于設備的特別密鑰（EUI128）。 LoRaWAN網(wǎng)絡根據(jù)實際應用的不同，把終端設備劃分成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。終端設備的傳輸槽是基于其自身通信需求，其微調(diào)是基于一個隨機的時間基準（ALOHA協(xié)議）。Class  A所屬的終端設備在應用時功耗最低，終端發(fā)送一個上行傳輸信號后，服務器能很迅速地進行下行通信，任何時候，服務器的下行通信都只能在上行通信之后。                                              

Lora典型應用

智慧油田

智慧油田利用各種在線的、實時測量的感知設備，諸如安裝在油氣水井、管道、油氣處理、加工、儲運設備上的各種儀表等信息傳感設備，按約定的協(xié)議連接到企業(yè)網(wǎng)或者互聯(lián)網(wǎng)，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡

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)定位的需要在需要場所部網(wǎng)，可以是倉庫或者運輸車輛上，這時便攜式的基站便派上了用場。LoRa可以提供這樣的部署方案，同時LoRa有一個特點，在高速移動時通信相對更穩(wěn)定。LoRa更適合于物流追蹤。

智慧水務

智慧水務通過數(shù)采儀、無線網(wǎng)絡、水質(zhì)水壓表等在線監(jiān)測設備實時感知城市供排水系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并采用可視化的方式有機整合水務管理部門與供排水設施，形成“城市水務物聯(lián)網(wǎng)”，并可將海量水務信息進行及時分析與處理，并做出相應的處理結果輔助決策建議，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。溫濕度、二氧化碳、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)。LoRa十分適用于這樣的場景。

智能建筑

對于建筑的改造，加入溫濕度、安全、有害氣體、水流監(jiān)測等傳感器并且定時的將監(jiān)測的信息上傳，方便了管理者的監(jiān)管同時更方便了用戶。通常來說這些傳感器的通信不需要特 別頻繁或者保證特別好的服務質(zhì)量，同時便攜式的家庭式網(wǎng)關便可以滿足需要。所以該場景LoRa是比較合適的選擇。