技術好文：一篇文章帶你快速全面瞭解LoRa！

物聯網的快速發展對無線通訊技術提出了更高的要求，專為低頻寬、低功耗、遠距離、大量串連的物聯網應用而設計的LPWAN（low-power Wide-Area Network，低功耗廣域網路）也快速興起。NB-IoT與LoRa是其中的典型代表，也是最有發展前景的兩個低功耗廣域網路通訊技術。

這兩種LPWAN技術都有覆蓋廣、串連多、速率低、成本低、功耗少等特點，都適合低功耗物聯網應用，都在積極擴建自己的生態系統。可是，這兩者之間到底有什麼區別和不同。有什麼重疊或不同的應用範圍。兩者之間是你死我活的互相替代關係還是你有我無的互補關係。

這也是《智慧產品圈》試圖弄清楚的問題，接下來我們將會陸續推出廣域物聯網通訊技術專題文章，介紹LoRa和NB-IoT和兩種技術、各自生態以及對兩者進行對比。

LoRa：易於建設和部署的低功耗廣域物聯技術

LoRa的誕生比NB-IoT要早些，2013年8月，Semtech公司向業界發布了一種新型的基於1GHz以下的超長距低功耗資料轉送技術（Long Range，簡稱LoRa）的晶片。其接受靈敏度達到了驚人的-148dbm，與業界其他先進水平的sub-GHz晶片相比，最高的接收靈敏度改善了20db以上，這確保了網路連接可靠性。

它使用線性調頻擴頻調製技術，即保持了像FSK（頻移鍵控）調製相同的低功耗特性，又明顯地增加了通訊距離，同時提高了網路效率並消除了幹擾，即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幹擾，因此在此基礎上研發的集中器/網關（Concentrator/Gateway）能夠並行接收並處理多個節點的資料，大大擴充了系統容量。

　　圖1：LoRa技術特點

　　線性擴頻已在軍事和空間通訊領域使用了數十年，因為其可以實現長通訊距離和幹擾的魯棒性，而LoRa是第一個用於商業用途的低成本實現。隨著LoRa的引入，嵌入式無線通訊領域的局面發生了徹底的改變。這一技術改變了以往關於傳輸距離與功耗的折衷考慮方式，提供一種簡單的能實現遠距離、長電池壽命、大容量、低成本的通訊系統。

LoRa主要在全球免費頻段運行（即非授權頻段），包括433、868、915 MHz等。LoRa網路主要由終端（內建LoRa模組）、網關（或稱基站）、伺服器和雲四部分組成，應用資料可雙向傳輸，如圖2所示。

　　圖2：LoRa網路架構

LoRa的優勢主要體現在以下幾個方面：

1、大大的改善了接收的靈敏度，降低了功耗。

高達157db的鏈路預算使其通訊距離可達15公裡（與環境有關）。其接收電流僅10mA，睡眠電流200nA，這大大延遲了電池的使用壽命。

2、基於該技術的網關/集中器支援多通道多資料速率的平行處理，系統容量大。

如圖2所示，網關是節點與IP網路之間的橋樑（通過2G/3G/4G或者Ethernet）。每個網關每天可以處理500萬次各節點之間的通訊（假設每次發送10Bytes，網路佔用率10%）。如果把網關安裝在現有移動通訊基站的位置，發射功率20dBm（100mW），那麼在建築密集的城市環境可以覆蓋2公裡左右，而在密度較低的郊區，覆蓋範圍可達10公裡。

3、基於終端和集中器/網關的系統可以支援測距和定位。

LoRa對距離的測量是基於訊號的空中傳輸時間而非傳統的RSSI（Received Signal Sterngth Ind-ication），而定位則基於多點（網關）對一點（節點）的空中傳輸時間差的測量。其定位精度可達5m（假設10km的範圍）。

這些關鍵特徵使得 LoRa技術非常適用於要求功耗低、距離遠、大量串連以及定位跟蹤等的物聯網應用，如智能抄表、智能停車、車輛追蹤、寵物跟蹤、智慧農業、智慧工業、智慧城市、智慧社區等等應用和領域。

目前，相對於NB-IoT，LoRa是當前最成熟、穩定的窄帶物聯網通訊技術，其自由組網的私人網路遠優於電訊廠商持續不斷收費的NB網路，且LoRa一次組網終身不需繳費。但是應用LoRa進行物聯網通訊開發難度大、周期長、進入門檻高。據瞭解，為降低物聯網行業創業者進入門檻，協成智慧提供了一整套成熟LoRaWAN原始碼+LoRa Gateway網關定製方案，極大縮減了創業者在物聯網鏈路調通上所耗費的半年周期與巨額開發代價，便於快速切入物聯網具體應用，打造屬於自己的獨立物聯網運營品牌。