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什么是LoRa？

        LoRa是物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的事實上的無線平臺。Semtech的LoRa芯片組將傳感器連接到云，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)和分析的實時通信，可用于提高效率和生產(chǎn)力。LoRa設備支持智能物聯(lián)網(wǎng)應用，解決地球面臨的一些最大挑戰(zhàn)：能源管理、自然資源減少、污染控制和基礎設施效率。

什么是LoRaWAN？

        LoRaWAN開放規(guī)范是一種基于Semtech的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)頻段中的未授權(quán)無線電頻譜。該LORAAlliance合作，一個非營利性協(xié)會和快速增長的技術(shù)聯(lián)盟，推動規(guī)范化和LoRaWAN標準全球統(tǒng)一。 

    業(yè)界預測到2020年物聯(lián)網(wǎng)無線節(jié)點達到500億個，由于耗電和成本等方面的問題，無線節(jié)點中只有不到10%的使用GSM技術(shù)。盡管電信運營商具有建設和管理這樣一個大規(guī)模網(wǎng)絡的最突出的優(yōu)勢,但是需要一個遠距離、大容量的系統(tǒng)以鞏固在依靠電池供電的無線終端細分市場——無線傳感網(wǎng)、智能城市、智能電網(wǎng)、智慧農(nóng)業(yè)、智能家居、安防設備和工業(yè)控制等方面的地位。對于物聯(lián)網(wǎng)來說，只有使用一種廣泛的技術(shù)，才可能使得電池供電的無線節(jié)點數(shù)量達到預計的規(guī)模。LoRa作為低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）的一種長距離通信技術(shù),近些年受到越來越多的關注。

     LoRa是LPWAN通信技術(shù)中的一種，是美國Semtech公司采用和推廣的一種基于擴頻技術(shù)的超遠距離無線傳輸方案。這一方案改變了以往關于傳輸距離與功耗的折中考慮方式，為用戶提供一種簡單的能實現(xiàn)遠距離、長電池壽命、節(jié)點容量大的系統(tǒng)，進而擴展傳感網(wǎng)絡。目前，LoRa主要在全球免費頻段運行，包括433MHz.868MHz.915MHz等。

     LoRa技術(shù)具有遠距離、窄帶低功耗（電池壽命長）、多節(jié)點、低成本的特性，適合各種政府網(wǎng)、專網(wǎng)、專業(yè)網(wǎng)、個人網(wǎng)等各種應用靈活部署。LoRa網(wǎng)絡主要由終端（可內(nèi)置LoRa模塊）、網(wǎng)關（基站）、網(wǎng)絡服務器以及應用服務器四部分組成，如圖3-16所示。應用數(shù)據(jù)可雙向傳輸。

    傳輸速率、工作頻段和網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)是影響傳感網(wǎng)絡特性的三個主要參數(shù)。傳輸速率的選擇將影響電池壽命；工作頻段的選擇要折中考慮頻段和系統(tǒng)的設計目標；而在FSK系統(tǒng)中，網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的選擇將影響傳輸距離和系統(tǒng)需要的節(jié)點數(shù)目。LoRa融合了數(shù)字擴頻、數(shù)字信號處理和前向糾錯編碼技術(shù)，性能較好。

     前向糾錯編碼技術(shù)是給待傳輸數(shù)據(jù)序列中增加了一些冗余信息，這樣，數(shù)據(jù)傳輸進程中注入的錯誤碼元在接收端就會被及時糾正。這一技術(shù)減少了以往創(chuàng)建“自修復”數(shù)據(jù)包來重發(fā)的需求，且在解決由多徑衰落引發(fā)的突發(fā)性誤碼中表現(xiàn)良好。一旦數(shù)據(jù)包分組建立起來且注入前向糾錯編碼以保障可靠性，這些數(shù)據(jù)包將被送到數(shù)字擴頻調(diào)制器中。這一調(diào)制器將分組數(shù)據(jù)包中每一比特饋入一個“擴展器”中，將每一比特時間劃分為眾多碼片。LoRa抗噪聲能力強。

    LoRa調(diào)制解調(diào)器經(jīng)配置后，可劃分的范圍為64?4096碼片/比特，最高可使用4096碼片/比特中的最高擴頻因子。相對而言,ZigBee僅能劃分的范圍為10?12碼片/比特。通過使用高擴頻因子，LoRa技術(shù)可將小容量數(shù)據(jù)通過大范圍的無線電頻譜傳輸出去。擴頻因子越高，越多數(shù)據(jù)可從噪聲中提取出來。在…個運轉(zhuǎn)良好的GFSK接收端，8dB的最小信噪比（SNR）若要可靠地解調(diào)出信號，采用配置AngelBlocks的方式，LoRa解調(diào)一個信號所需信噪比為一20dB,GFSK方式與這一結(jié)果差距為28dB,這相當于范圍和距離擴大了很多。在戶外環(huán)境下，6dB的差距就可以實現(xiàn)2倍于原來的傳輸距離。

物聯(lián)網(wǎng)采用LoRa技術(shù)，才能夠以低發(fā)射功率獲得更廣的傳輸范圍和距離，而這種低功耗廣域技術(shù)方向正是未來降低物聯(lián)網(wǎng)建設成本，實現(xiàn)萬物互聯(lián)所必需的。

帶寬與范圍 

LoRaWAN適用于長距離傳輸小尺寸有效載荷（如傳感器數(shù)據(jù)）。與其他競爭性無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相比，LoRa調(diào)制以低帶寬提供了更大的通信范圍。下圖顯示了一些可用于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕尤爰夹g(shù)及其預期傳輸范圍與帶寬的關系。

為什么LoRaWAN這么好？ 

超低功耗-LoRaWAN終端設備經(jīng)過優(yōu)化，可在低功耗模式下運行，使用單個紐扣電池可持續(xù)使用長達10年。

遠距離-LoRaWAN網(wǎng)關可以在農(nóng)村地區(qū)超過10公里的距離內(nèi)傳輸和接收信號，在人口稠密的城市地區(qū)則高達3公里。

室內(nèi)深度穿透——LoRaWAN網(wǎng)絡可以提供室內(nèi)深度覆蓋，輕松覆蓋多層建筑。

免許可頻譜-您無需支付昂貴的頻譜許可費用即可部署LoRaWAN網(wǎng)絡。

地理定位-LoRaWAN網(wǎng)絡可以使用三角測量確定終端設備的位置，而無需GPS。如果至少三個網(wǎng)關接收到LoRa終端設備的信號，則可以定位LoRa終端設備。

高容量-LoRaWAN網(wǎng)絡服務器處理來自數(shù)千個網(wǎng)關的數(shù)百萬條消息。

公共和私有部署-使用相同的硬件（網(wǎng)關、終端設備、天線）和軟件（UDP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)器、基站軟件、終端設備的LoRaWAN堆棧）可以輕松部署公共和私有LoRaWAN網(wǎng)絡。

端到端安全-LoRaWAN使用AES-128加密確保終端設備和應用服務器之間的安全通信。

無線固件更新-您可以遠程更新單個終端設備或終端設備組的固件（應用程序和LoRaWAN堆棧）。

漫游-LoRaWAN終端設備可以執(zhí)行從一個網(wǎng)絡到另一個網(wǎng)絡的無縫切換。

低成本——最少的基礎設施、低成本的終端節(jié)點和開源軟件。

認證計劃-LoRa聯(lián)盟認證計劃對終端設備進行認證，并讓最終用戶確信設備可靠且符合LoRaWAN規(guī)范。

生態(tài)系統(tǒng)-LoRaWAN擁有非常龐大的設備制造商、網(wǎng)關制造商、天線制造商、網(wǎng)絡服務提供商和應用程序開發(fā)商生態(tài)系統(tǒng)。