LoRa 技术简介
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发布时间：2024-09-25 22:45
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时间：2024-10-14 00:43
LoRa技术在2013年8月由Semtech公司发布，是一种基于1GHz以下超长距离低功耗数据传输技术。其接收灵敏度达到-148dbm，比其他sub-GHz芯片高20db以上，确保了网络连接的可靠性。LoRa融合了数字扩频、数字信号处理和前向纠错编码技术，使用线性调频扩频调制，保持低功耗特性同时增加通信距离，消除干扰，使得终端即使在密集的网络环境下也能并行接收并处理数据，扩展系统容量。
LoRaWAN作为低功耗广域网的简称，旨在为物联网设备提供低功耗、移动的、安全的双向通信服务。它简化了设备、用户、网络之间的交互，提供标准架构。LoRaWAN采用星型结构，网关作为透明桥接，实现终端与*网络服务器之间的消息传递。前端设备通过单跳连接单个或多个网关，实现无线通信。通信速率在0.3 kbps到50 kbps之间，可通过自适应速率机制（ADR）节省电量。
采用LoRa技术的LoRaWAN实现低功耗、移动、标准化、简单、安全的物联网应用。随着物联网应用需求的增长，无线连接技术也正向着更远距离、更广覆盖的方向发展。LoRa作为低功耗广域网中的一种无线技术，相比其他技术，如Sigfox、NB-IoT等，其产业链更成熟、商业化应用更早。
LoRa与其他LPWAN无线技术相比，优势在于低成本、低功耗、长距离和大连接。低成本体现在终端节点传感器成本低，网络建设和运营成本低；低功耗使得设备待机电流、接收电流和发射电流均低，电池续航时间长；长距离通信距离远，穿透能力强，覆盖范围广；大连接能快速组网、灵活扩展，支持上千种设备连接。
LoRa技术优势还体现在先进扩频技术、安全性高。使用线性调频扩频技术，不同扩频序列的终端即使在同一频率下同时发送也不会相互干扰，解决干扰问题。安全性通过多层加密（EU164）保证终端设备、终端设备到网络层之间的信息安全。
LoRa技术适用于少量数据传输、低功耗、远距离应用场合。与现有物联网技术比较，LoRa最适用于需要远距离通信、低功耗和大规模节点接入的场景。
LoRaWAN技术架构包含通信协议和体系结构，能提供低功耗、高服务质量、安全的长距离无线网络。LoRaWAN采用星型无线拓扑，延长电池寿命，降低网络复杂度，易于扩展容量。系统架构包括End Nodes、Gateway、LoraWAN Server和Applicaton Server。LoRaWAN协议实现无线参数控制、QoS实现、通信协议功能、网络安全、节点漫游和增值服务。
LoRaWAN协议分类将End Nodes分为三类：Class A、Class B和Class C，分别适应不同的电池寿命和唤醒延时需求。Class A节能效果最好，Class B和Class C适用于不同电量和应用需求的设备。
节点入网流程有ABP（个性化激活）和OTAA（空中激活）两种方式。ABP简单但不安全，适合私网建设；OTAA安全性高，但较为复杂，通过远程实现空中激活设备验证合法性。
重传*机制确保网络恢复后大量End Node同时申请入网时，不拥塞网络。伪随机离散入网和*发送时间避免过多的入网报文干扰正常运行。
感知地区机制使End Node确认自身所在区域和可用信道。设备安装GPS、搜索beacon或接收入网频段列表等方式实现。
LoRaWAN应用*包括不建议每分钟周期性上报数据、下行速率较低、不适用于实时传输数据、适用于长距离城市中的通信和非实时数据采集。
