loRa簡介

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的無線技術(shù)有多種，可組成局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)。組成局域網(wǎng)的無線技術(shù)主要有2.4GHz的WiFi，藍(lán)牙、Zigbee等，組成廣域網(wǎng)的無線技術(shù)主要有2G/3G/4G等。這些無線技術(shù)，優(yōu)缺點(diǎn)非常明顯，可如下圖總結(jié)。在低功耗廣域網(wǎng)（Low Power Wide Area Network, LPWAN）產(chǎn)生之前，似乎遠(yuǎn)距離和低功耗兩者之間只能二選一。當(dāng)采用LPWAN技術(shù)之后，設(shè)計(jì)人員可做到兩者都兼顧，程度地實(shí)現(xiàn)更長距離通信與更低功耗，同時(shí)還可節(jié)省額外的中繼器成本。 

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(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無線傳輸方案。這一方案改變了以往關(guān)于傳輸距離與功耗的折衷考慮方式，為用戶提供一種簡單的能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、長電池壽命、大容量的系統(tǒng)，進(jìn)而擴(kuò)展傳感網(wǎng)絡(luò)。目前，LoRa 主要在全球免費(fèi)頻段運(yùn)行，包括433、868、915 MHz等。LoRa技術(shù)具有遠(yuǎn)距離、低功耗（電池壽命長）、多節(jié)點(diǎn)、低成本的特性。

LoRa網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

LoRa網(wǎng)絡(luò)主要由終端（可內(nèi)置LoRa模塊）、網(wǎng)關(guān)（或稱基站）、Server和云四部分組成。應(yīng)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(gè)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(shí)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(jí)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(guān)產(chǎn)商、軟件廠商、系統(tǒng)集成商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商）中的每一環(huán)均有大量的企業(yè)，這種技術(shù)的開放性，競(jìng)爭(zhēng)與合作的充分性都促使了LoRa的快速發(fā)展與生態(tài)繁盛。

LoRaWAN協(xié)議

LoRaWAN是 LoRa聯(lián)盟推出的一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)。這一技術(shù)可以為電池供電的無線設(shè)備提供局域、全國或全球的網(wǎng)絡(luò)。LoRaWAN瞄準(zhǔn)的是物聯(lián)網(wǎng)中的一些核心需求，如安全雙向通訊、移動(dòng)通訊和靜態(tài)位置識(shí)別等服務(wù)。該技術(shù)無需本地復(fù)雜配置，就可以讓智能設(shè)備間實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接互操作，給物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的用戶、開發(fā)者和企業(yè)自由操作權(quán)限。  

LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是一個(gè)典型的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，LoRa網(wǎng)關(guān)是一個(gè)透明傳輸?shù)闹欣^，連接終端設(shè)備和后端中央服務(wù)器。網(wǎng)關(guān)與服務(wù)器間通過標(biāo)準(zhǔn)IP連接，終端設(shè)備采用單跳與一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)關(guān)通信。所有的節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)間均是雙向通信，同時(shí)也支持云端升級(jí)等操作以減少云端通訊時(shí)間。

終端與網(wǎng)關(guān)之間的通信是在不同頻率和數(shù)據(jù)傳輸速率基礎(chǔ)上完成的，數(shù)據(jù)速率的選擇需要在傳輸距離和消息時(shí)延之間權(quán)衡。由于采用了擴(kuò)頻技術(shù)，不同傳輸速率的通信不會(huì)互相干擾，且還會(huì)創(chuàng)建一組“虛擬化”的頻段來增加網(wǎng)關(guān)容量。LoRaWAN的數(shù)據(jù)傳輸速率范圍為0.3 kbps至37.5 kbps，為了化終端設(shè)備電池的壽命和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)容量，LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過一種速率自適應(yīng)（Adaptive Data Rate , ADR）方案來控制數(shù)據(jù)傳輸速率和每一終端設(shè)備的射頻輸出功率。 全國性覆蓋的廣域網(wǎng)絡(luò)瞄準(zhǔn)的是諸如關(guān)鍵性基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、機(jī)密的個(gè)人數(shù)據(jù)傳輸或社會(huì)公共服務(wù)等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。 關(guān)于安全通信，LoRaWAN一般采用多層加密的方式來解決：一、獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)密鑰（EU164），保證網(wǎng)絡(luò)層安全；二、獨(dú)特的應(yīng)用密鑰（EU164），保證應(yīng)用層終端到終端之間的安全；三、屬于設(shè)備的特別密鑰（EUI128）。 LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的不同，把終端設(shè)備劃分成A/B/C三類：Class A：雙向通信終端設(shè)備。這一類的終端設(shè)備允許雙向通信，每一個(gè)終端設(shè)備上行傳輸會(huì)伴隨著兩個(gè)下行接收窗口。終端設(shè)備的傳輸槽是基于其自身通信需求，其微調(diào)是基于一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間基準(zhǔn)（ALOHA協(xié)議）。Class  A所屬的終端設(shè)備在應(yīng)用時(shí)功耗最低，終端發(fā)送一個(gè)上行傳輸信號(hào)后，服務(wù)器能很迅速地進(jìn)行下行通信，任何時(shí)候，服務(wù)器的下行通信都只能在上行通信之后。