LoRa技术

1、LoRa技术
      LoRa是Semtech公司创建的低功耗局域网无线标准，LoRa的名字就是远距离无线电（Long Range Radio），它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传输的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3～5倍。

      LoRa现由思科、IBM、升特、腾讯、阿里、中兴及微芯等多家科技业者共同成立的LoRa联盟推动。目前LoRa网络已经在世界30多个国家150多个城市进行试点或部署...

2、LoRa技术背景
      2013年8月，Semtech公司向业界正式发布了一种新型的使用1GHz以下的超长距低功耗数据传输技术（Long Range，简称LoRa）的芯片。其接收灵敏度达到了惊人的-148dbm，与业界其他先进水平的sub-GHz芯片相比，最高的接收灵敏度改善了20dbm以上，这确保了网络连接可靠性。

      LoRa使用线性调频扩频调制技术，既保持了像FSK（频移键控）调制相同的低功耗特性，又明显地增加了通信距离，同时提高了网络效率并消除了干扰，即不同扩频序列的终端即使用相同的频率同时发送也不会相互干扰，因此在此基础上研发的集中器/网关（Concentrator/Gateway）能够并行接收并处理多个节点的数据，大大扩展了系统容量。

      其实线性扩频技术已在军事和空间通信领域使用了数十年，因此其可以实现长通信距离和干扰的鲁棒性，而LoRa是第一个用于商业用途的低成本实现。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。这一技术改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式，提供了一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量、低成本的通讯系统。

3、LoRa技术特点
      ·传输距离：城镇可达2～5Km，郊区可达15Km；
      ·传输速率：几百到几十Kbps，速率越低传输距离越长；
      ·工作频率：ISM频段（包括：433、868、915MHz等）；
      ·低成本：企业可自行组网，运营成本低；
      ·大容量：一个LoRa网关可以连接上千上万个LoRa节点；
      ·低功耗：电池寿命号称可长达10年。

4、LoRa技术优势
      ·通信距离更远：相比于经典FSK 433MHz技术，LoRa通信距离增加了3～5倍，原来433MHz无线产品难以覆盖的死角，LoRa可以完全覆盖；
      ·接收灵敏度更高：LoRa解调技术在噪声下仍可正确解调数据，并且灵敏度甚至可以达到-148dbm；
      ·抗干扰能力更强：LoRa Modem本身具有优异的抗干扰特性，而且支持自动随机调频通信，以抵抗瞬间干扰的可能。相比传统433MHz芯片定位频来说，不但可靠性提高，而且对频点占用时间少，对外界干扰少，意味着对通信信道使用更加合理。

5、LoRa常见应用
      LoRa凭借其成本低，分布广，耐用性强，技术成熟的特点使其已经广泛的应用于各个物联网行业，优良的性能和灵活的组网形式越来越多的应用于各行各业中，前景非常广阔。
      ·无线抄表：比如电表、水表、气表、热表等；
      ·变化物理传感器：如温度、水压、PM2.5、地磁感应等超低功耗传感器；
      ·无线报警器：烟雾探测器、热释红外报警器等；
      ·远程I/O控制灯：灯光控制、空调控制；

6、LoRa最关键技术点——扩频谱通信技术
      扩频谱通信技术（Spread Spectrum Communication），是将信息信号的带宽扩展很多倍进行通信的技术，它的基本特点是其传输信息所用信号宽带远大于信息本身的带宽。

      LoRa扩频调制技术采用多个信息码片来代表有效负载信息的每个位。扩频信息的发送速度称为符号速率（Rs），而码片速率与标称符号速率之间的比值即为扩频因子，其表示每个信息位发送的码片数量。

      常规的数字数据通信原理是使用与数据速率相适应的尽可能小的带宽。扩频通信的原理是尽可能使用最大带宽数，同样的能量在一个大的带宽上传播。根据香农息道公式加大带宽或提高信噪比，即增加信号带宽可以降低对信噪比的要求，当带宽增加到一定程度，允许信噪比进一步降低，游泳池信号功率接近噪声功率甚至淹没在噪声之下也是可能的。因此，LoRa的扩频技术具有很强的抗干扰能力，可以在非常低的SNR范围内工作（低于噪声水平-20dBm）。

7、LoRaWAN
      LoRaWAN是广域LoRa网络，其物理层用的是LoRa。LoRaWAN网络构架主要由终端（End Node）、网关（Gateway）、网络服务器（Network Server）和应用服务器（Application Server）四部分组成。LoRaWAN网络通常采用星型拓扑结构，由拓扑中网关来转发终端与后台网络服务器间的消息，而终端则通过单跳的LoRa来和一个或多个网关通讯。虽然主要传输方式是终端上报传输给网络服务器，但所有的传输通常都是双向的。

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