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LoRa是(shi)物(wu)理層(ceng)或無(wu)線(xian)調(diao)(diao)(diao)制用于建立長(chang)距離(li)通信(xin)(xin)鏈路。許多傳統的(de)無(wu)線(xian)系統使(shi)用頻移鍵控FSK調(diao)(diao)(diao)制作為(wei)物(wu)理層(ceng)，因為(wei)它是(shi)一種實現低功耗的(de)非(fei)常有效的(de)調(diao)(diao)(diao)制。LoRa是(shi)基于線(xian)性調(diao)(diao)(diao)頻擴頻調(diao)(diao)(diao)制，它保(bao)持了(le)像(xiang)FSK調(diao)(diao)(diao)制相同(tong)的(de)低功耗特(te)性，但明顯地(di)增加(jia)了(le)通信(xin)(xin)距離(li)。線(xian)性擴頻已在(zai)軍事和空間通信(xin)(xin)領域使(shi)用了(le)數十(shi)年，由(you)于其可以實現長(chang)通信(xin)(xin)距離(li)和干(gan)擾(rao)的(de)魯棒(bang)性，于是(shi)首(shou)先實現了(le)商(shang)業(ye)化。

LoRa與LoRaWAN

LoRa的優勢在于(yu)(yu)技術(shu)方(fang)面的長距(ju)離(li)能(neng)力。單(dan)(dan)個網關(guan)或基站可以覆蓋整個城市(shi)或數(shu)百平方(fang)公里范圍。在一(yi)個給(gei)定(ding)的位(wei)置，距(ju)離(li)在很(hen)大程度上取決(jue)于(yu)(yu)環(huan)境(jing)或障(zhang)礙物，但LoRa和LoRaWAN有一(yi)個鏈(lian)路(lu)預算優于(yu)(yu)其(qi)他任何標準(zhun)化的通信(xin)技術(shu)。鏈(lian)路(lu)預算，通常用分貝(bei)（dB為單(dan)(dan)位(wei)）表(biao)示，是(shi)在給(gei)定(ding)的環(huan)境(jing)中(zhong)決(jue)定(ding)距(ju)離(li)的主(zhu)要因素。

LoRaWAN定義了(le)網(wang)(wang)絡(luo)的通(tong)(tong)訊(xun)協議和系(xi)統架構，而(er)LoRa物理層(ceng)能夠使長距離通(tong)(tong)訊(xun)鏈路成(cheng)為可能。LoRaWAN自(zi)下(xia)而(er)上設計，為電池壽命(ming)、容量(liang)、距離和成(cheng)本而(er)優化(hua)了(le)LPWAN（低功耗(hao)廣域網(wang)(wang)）。對于不同(tong)地區給(gei)出了(le)一個(ge)LoRaWAN規范概(gai)要，以及在LPWAN空間競(jing)爭的不同(tong)技術的高級(ji)比較。

在(zai)LoRaWAN網(wang)(wang)絡中(zhong)的節點(dian)是(shi)異步(bu)的通信(xin)的，當其要發送(song)的數(shu)據準備(bei)好的時(shi)候通信(xin)，無論(lun)是(shi)事件驅動還是(shi)時(shi)間調度。在(zai)網(wang)(wang)狀網(wang)(wang)絡或同(tong)(tong)步(bu)網(wang)(wang)絡，如(ru)蜂窩(wo)，節點(dian)必須經常(chang)喚醒以同(tong)(tong)步(bu)網(wang)(wang)絡，并檢查消息(xi)。這個(ge)同(tong)(tong)步(bu)明顯消耗能(neng)量，是(shi)減少電池(chi)壽命第一推手。在(zai)最近一項研(yan)究中(zhong)，GSMA對不(bu)同(tong)(tong)解決LPWAN空間的技術(shu)進行了比(bi)較(jiao)，LoRaWAN比(bi)其他技術(shu)選擇有(you)3到(dao)5倍(bei)的優勢。

致力于超遠(yuan)距離無線通(tong)信(xin)解(jie)決方案的LoRa聯盟

LoRa的特性

LoRa作(zuo)為一種無線技(ji)術，基于Sub-GHz的(de)(de)(de)頻段使(shi)其更易以較低功耗遠距離通信，可以使(shi)用電(dian)池(chi)(chi)供電(dian)或者其他能量收集的(de)(de)(de)方(fang)式供電(dian)。較低的(de)(de)(de)數(shu)據速率(lv)也(ye)(ye)延長了(le)電(dian)池(chi)(chi)壽命(ming)和增加了(le)網(wang)絡的(de)(de)(de)容(rong)量。LoRa信號對建筑的(de)(de)(de)穿(chuan)透力也(ye)(ye)很強。LoRa的(de)(de)(de)這(zhe)些技(ji)術特點更適(shi)合于低成本(ben)大規模的(de)(de)(de)物聯網(wang)部署(shu)。

圖中關鍵數(shu)據(ju)是(shi)其(qi)接(jie)受靈敏度，接(jie)收距離可以達(da)到15公里，10mA接(jie)收電流，睡眠電流<200m。

LoRa技術適用于物聯網應用部署的關鍵特征表

LoRa的網絡容量

為了使(shi)遠距(ju)離星型網(wang)絡(luo)能夠(gou)(gou)實現，網(wang)關必須具有(you)非常高(gao)的(de)容(rong)量(liang)或性(xing)能，從大量(liang)的(de)節(jie)點(dian)接(jie)收消(xiao)息。高(gao)網(wang)絡(luo)容(rong)量(liang)利(li)用(yong)自適應的(de)數(shu)據(ju)(ju)速率(lv)(lv)(lv)和網(wang)關中的(de)多(duo)通道(dao)多(duo)調制收發器實現，因此(ci)可(ke)以在多(duo)信(xin)(xin)(xin)道(dao)上同(tong)(tong)時(shi)接(jie)受(shou)消(xiao)息。影響(xiang)容(rong)量(liang)的(de)關鍵因素(su)是并發通道(dao)數(shu)、數(shu)據(ju)(ju)速率(lv)(lv)(lv)（空中時(shi)間）、負(fu)載長度(du)以及節(jie)點(dian)如(ru)何經常發送數(shu)據(ju)(ju)。因為LoRa是基于(yu)擴頻調制，當使(shi)用(yong)不同(tong)(tong)擴頻因子(zi)時(shi)，信(xin)(xin)(xin)號實際上是彼此(ci)正(zheng)交。當擴頻因子(zi)的(de)發生變(bian)(bian)化，有(you)效的(de)數(shu)據(ju)(ju)速率(lv)(lv)(lv)也會發生變(bian)(bian)化。網(wang)關利(li)用(yong)了這個特性(xing)，能夠(gou)(gou)在同(tong)(tong)一(yi)時(shi)間相同(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)道(dao)上接(jie)受(shou)多(duo)個不同(tong)(tong)的(de)數(shu)據(ju)(ju)速率(lv)(lv)(lv)。

如果一個節點有(you)(you)一個好的(de)(de)(de)(de)連(lian)接并靠近網(wang)關，它沒有(you)(you)理(li)由總是(shi)使用(yong)最低(di)的(de)(de)(de)(de)數據速(su)率(lv)，填滿可(ke)(ke)用(yong)的(de)(de)(de)(de)頻譜比它需要的(de)(de)(de)(de)時(shi)間更長。數據傳(chuan)輸速(su)率(lv)越高，在(zai)(zai)空(kong)(kong)氣中的(de)(de)(de)(de)時(shi)間就越短(duan)，可(ke)(ke)以為(wei)其他要傳(chuan)送數據的(de)(de)(de)(de)節點開放更多的(de)(de)(de)(de)潛在(zai)(zai)空(kong)(kong)間。自適應數據速(su)率(lv)也(ye)優化了節點的(de)(de)(de)(de)電池壽命(ming)。

為使(shi)自適應的(de)(de)數(shu)(shu)據速(su)率(lv)工作，對稱(cheng)的(de)(de)上(shang)行(xing)(xing)(xing)鏈路(lu)和下(xia)(xia)行(xing)(xing)(xing)鏈路(lu)要(yao)求有(you)(you)足(zu)夠的(de)(de)下(xia)(xia)行(xing)(xing)(xing)鏈路(lu)容(rong)(rong)(rong)量(liang)(liang)(liang)。這些特(te)點(dian)使(shi)得(de)LoRaWAN有(you)(you)非常(chang)高的(de)(de)容(rong)(rong)(rong)量(liang)(liang)(liang)，網絡(luo)更(geng)具有(you)(you)可(ke)(ke)擴展(zhan)性(xing)。用最少量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)基礎設施可(ke)(ke)以部(bu)署網絡(luo)，當(dang)需要(yao)容(rong)(rong)(rong)量(liang)(liang)(liang)時(shi)，可(ke)(ke)以添加更(geng)多網關(guan)，變換數(shu)(shu)據速(su)率(lv)，減(jian)少串音次數(shu)(shu)，可(ke)(ke)擴展(zhan)6~8倍網絡(luo)容(rong)(rong)(rong)量(liang)(liang)(liang)。其他LPWAN技(ji)(ji)術(shu)(shu)沒有(you)(you)LoRaWAN的(de)(de)可(ke)(ke)擴展(zhan)性(xing)，緣于技(ji)(ji)術(shu)(shu)上(shang)的(de)(de)權衡，其限制(zhi)了下(xia)(xia)行(xing)(xing)(xing)鏈路(lu)的(de)(de)容(rong)(rong)(rong)量(liang)(liang)(liang)，使(shi)下(xia)(xia)行(xing)(xing)(xing)鏈路(lu)距離與上(shang)行(xing)(xing)(xing)鏈路(lu)距離不(bu)對稱(cheng)。

LoRa的落地

LPWA又(you)可(ke)分為兩(liang)類：一類是(shi)工作于未(wei)授權頻(pin)譜的LoRa、SigFox等技(ji)術；另一類是(shi)工作于授權頻(pin)譜下(xia)，3GPP支持的2/3/4G蜂(feng)窩通信技(ji)術，比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。

韓國(guo)(guo)已經(jing)實現99%人(ren)群覆蓋(gai)的(de)LoRa部署(shu)，而中(zhong)國(guo)(guo)還(huan)處(chu)在(zai)起步(bu)階段，尚無成熟的(de)網絡鋪開，許多(duo)巨(ju)頭如(ru)中(zhong)國(guo)(guo)移動(dong)、中(zhong)興等都(dou)在(zai)力推LoRa，但是(shi)在(zai)中(zhong)國(guo)(guo)還(huan)有一個廣域網通信技(ji)術(shu)聲音，就是(shi)中(zhong)國(guo)(guo)移動(dong)和華(hua)為等力推的(de)NB-IoT，但兩種技(ji)術(shu)都(dou)處(chu)在(zai)戰(zhan)略布局階段，其他的(de)技(ji)術(shu)多(duo)處(chu)在(zai)觀望階段。用LoRa技(ji)術(shu)做(zuo)智能(neng)家(jia)居(ju)做(zuo)智慧小區的(de)企業(ye)也都(dou)尚處(chu)在(zai)實驗階段，但LoRa的(de)測(ce)試口碑(bei)度不錯，低(di)功耗且穩(wen)定性很(hen)高，所以LoRa還(huan)是(shi)值得研究與推廣的(de)，并不是(shi)“瞎把勢”。

LoRa的架構(gou)

LoRa 、Wi-Fi 、BLE

LoRa替代(dai)Wi-Fi或3/4G的(de)(de)角度來說，其技術本身(shen)對(dui)個體的(de)(de)流量帶寬的(de)(de)承載太(tai)小。而跟BLE相比，在(zai)近場(chang)(chang)通訊控制民用(yong)市場(chang)(chang)難(nan)以匹敵，所以在(zai)智(zhi)能(neng)家居(ju)的(de)(de)許多方(fang)面幾(ji)乎不可能(neng)替代(dai)BLE。

LoRa想進(jin)(jin)入智(zhi)能家(jia)(jia)居領域，要(yao)(yao)面對ZigBee、藍牙(ya)、Wi-Fi作為接入接口的優勢，LoRa要(yao)(yao)吞噬已有(you)的智(zhi)能家(jia)(jia)居無(wu)線市場份額(e)，如(ru)果背(bei)后沒(mei)有(you)強大(da)的智(zhi)能家(jia)(jia)居廠(chang)商推動，也難以布局(ju)成功(gong)，況(kuang)且，現在(zai)沒(mei)有(you)一家(jia)(jia)智(zhi)能家(jia)(jia)居企(qi)業可(ke)以說自己做的很大(da)，不過從(cong)內(nei)部(bu)消息來看，國內(nei)一些(xie)先進(jin)(jin)的智(zhi)能家(jia)(jia)居企(qi)業都開始研究LoRa無(wu)線系統，如(ru)果機(ji)會成熟，在(zai)中國猛推一把的可(ke)能性也存在(zai)。

LoRa的(de)芯片供(gong)應商美國SEMTECH

LoRa面臨的圍剿與突圍

其(qi)實物聯網(wang)并不缺技(ji)術(shu)，包(bao)括Wi-Fi、3G/4G、BLE都在做大面積組網(wang)的(de)(de)物聯網(wang)方案拓展(zhan)，LoRa殺出來要(yao)想普及進入民(min)用市(shi)場(chang)，難(nan)度系(xi)數非(fei)常之大，要(yao)整合的(de)(de)資(zi)源非(fei)常多(duo)(duo)，需(xu)要(yao)大的(de)(de)運營商去布局推動，如中國移動、中興和華為等(deng)公司，他們現在雖已布局，但多(duo)(duo)種巨(ju)頭使用多(duo)(duo)種物聯網(wang)技(ji)術(shu)去割據市(shi)場(chang)的(de)(de)結(jie)果，不一定(ding)能使LoRa或者其(qi)他先進的(de)(de)技(ji)術(shu)落(luo)地。

雖然，眾多技術(shu)都已經(jing)紛紛在占據物(wu)聯網市(shi)場(chang)，應用的(de)(de)地方和場(chang)景還(huan)有(you)開發的(de)(de)難易度決定了未(wei)來的(de)(de)市(shi)場(chang)份額，以后分的(de)(de)會越來越細。目前(qian)遠距(ju)離無(wu)線控制、遙(yao)測、自動抄表系統、無(wu)線傳感器(qi)系統、樓宇小區自動化與安防、集裝箱信息管理、現代農(nong)業灌溉等采用的(de)(de)RF無(wu)線模塊在郊區只(zhi)的(de)(de)傳輸距(ju)離只(zhi)有(you)1～2km，所(suo)以在這個(ge)細分市(shi)場(chang)，LoRa的(de)(de)潛力無(wu)限。

LoRa定位技術

由于LoRa使用一種特殊的擴頻技術，這使得不同擴頻序列的終端即使使用相同的頻率同時發送也不會相互干擾。在此基礎上研發的集中器/網關能夠并行接收并處理多個節點的數據，大大擴展了系統容量。基于該技術的測距和定位功能將會推動它在物聯網領域的大規模應用。

LoRa的室內定位

真的能大面積應用嗎？這兩年興起的iBeacon利用藍牙技術將室內定位精確到1m，而大范圍的定位GPS技術已經非常普及，LoRa在10公里范圍內5米的定位精度，夾在兩邊誰都不討好，到實際商業應用運營商有什么益處？

編輯點評

物聯(lian)網(wang)所需的各類(lei)無線網(wang)絡通信技(ji)(ji)術(shu)處于(yu)互補狀態，在不同(tong)場(chang)景下(xia)，距離、功耗(hao)、容量、成本等指標各有千秋，不過，在遠(yuan)(yuan)距離、低功耗(hao)場(chang)景下(xia)LoRa（LongRange，遠(yuan)(yuan)程）技(ji)(ji)術(shu)正(zheng)迅速發展起來。LoRa技(ji)(ji)術(shu)在高性能(neng)、遠(yuan)(yuan)距離、低功耗(hao)，支持大規模組網(wang)，測距和(he)定位等方面突出的特(te)點(dian)，對(dui)于(yu)LoRa能(neng)大規模應用的另一個(ge)原因(yin)是(shi)(shi)免license頻段(duan)。如(ru)今從(cong)IOT的誕生至今已經有11個(ge)年(nian)頭，落地(di)商業化是(shi)(shi)最(zui)難得也是(shi)(shi)進步(bu)最(zui)大的成功，LoRa目前是(shi)(shi)先鋒(feng)者，LoRa能(neng)夠商業化落地(di)的重要原因(yin)是(shi)(shi)相比(bi)其他相似技(ji)(ji)術(shu)，LoRa更Open。Sigfox、LoRaWAN 、NB-IoT的技(ji)(ji)術(shu)最(zui)后是(shi)(shi)否(fou)會像當年(nian)的WiMAX一樣成為小(xiao)眾(zhong)技(ji)(ji)術(shu)，拭目以待吧。