lora簡介物聯網應用中的無線技術有多種，可組成區域網或廣域網。組成區域網的無線技術主要有2.4ghz的wifi，藍芽、zigbee等，組成廣域網的無線技術主要有2g/3g/4g等。這些無線技術，優缺點非常明顯，可如下圖總結。在低功耗廣域網（low power wide area network, lpwan）產生之前，似乎遠距離和低功耗兩者之間只能二選一。當採用lpwan技術之後，設計人員可做到兩者都兼顧，最大程度地實現更長距離通訊與更低功耗，同時還可節省額外的中繼器成本。
lora是lpwan通訊技術中的一種，是美國semtech公司採用和推廣的一種基於擴頻技術的超遠距離無線傳輸方案。這一方案改變了以往關於傳輸距離與功耗的折衷考慮方式，為使用者提供一種簡單的能實現遠距離、長電池壽命、大容量的系統，進而擴充套件感測網路。目前，lora 主要在全球免費頻段執行，包括433、868、915 mhz等。
lora技術具有遠距離、低功耗（電池壽命長）、多節點、低成本的特性。
下圖以usa情況為例，從靈敏度、鏈路預算、覆蓋範圍、傳輸速率、傳送電流、待機電流、接收電流、2000mah電池使用壽命、定位、抗干擾性、拓撲結構、最大終端連線數等引數上比較了sigfox、lte-m、zigbee、wlan、802.11ah和 lora的區別。後續的lora技術小型科普文（下）將具體解釋以上的部分引數。
lora網路構成
lora網路主要由終端（可內建lora模組）、閘道器（或稱基站）、server和雲四部分組成。應用資料可雙向傳輸。
lora聯盟lora聯盟是2023年3月semtech牽頭成立的乙個開放的、非盈利的組織，發起成員還有法國actility，中國augtek和荷蘭皇家電信kpn等企業。不到一年時間，聯盟已經發展成員公司150余家，其中不乏ibm、思科、法國orange等重量級產商。產業鏈（終端硬體產商、晶元產商、模組閘道器產商、軟體廠商、系統整合商、網路運營商）中的每一環均有大量的企業，這種技術的開放性，競爭與合作的充分性都促使了lora的快速發展與生態繁盛。
網路部署
目前lora網路已經在世界多地進行試點或部署。據lora alliance 早先公布的資料，已經有9個國家開始建網，56個國家開始進行試點。中國augtek在京杭大運河完成284個基站的建設，覆蓋1300km流域；美國網路運營商senet於2023年中在北美完成了50個基站的建設、覆蓋15,000 平方英里（約38850平方千公尺），預計在第一階段完成超過200個基站架設；法國電信orange宣布在2023年初在法國建網；荷蘭皇家電信kpn宣布將在紐西蘭建網，在2023年前達到50%覆蓋率；印度tata宣布將在mumbai和 delhi建網；telstra宣布將在墨爾本試點……(後續的文章將詳細介紹部分公司利用lora技術做出的應用)
lorawan協議
終端與閘道器之間的通訊是在不同頻率和資料傳輸速率基礎上完成的，資料速率的選擇需要在傳輸距離和訊息時延之間權衡。由於採用了擴頻技術，不同傳輸速率的通訊不會互相干擾，且還會建立一組「虛擬化」的頻段來增加閘道器容量。lorawan的資料傳輸速率範圍為0.3 kbps至37.5 kbps，為了最大化終端裝置電池的壽命和整個網路容量，lorawan網路伺服器通過一種速率自適應（adaptive data rate , adr）方案來控制資料傳輸速率和每一終端裝置的射頻輸出功率。全國性覆蓋的廣域網路瞄準的是諸如關鍵性基礎設施建設、機密的個人資料傳輸或社會公共服務等物聯網應用。關於安全通訊，lorawan一般採用多層加密的方式來解決：一、獨特的網路金鑰（eu164），保證網路層安全；二、獨特的應用金鑰（eu164），保證應用層終端到終端之間的安全；三、屬於裝置的特別金鑰（eui128）。 lorawan網路根據實際應用的不同，把終端裝置劃分成a/b/c三類：class a：雙向通訊終端裝置。這一類的終端裝置允許雙向通訊，每乙個終端裝置上行傳輸會伴隨著兩個下行接收視窗。終端裝置的傳輸槽是基於其自身通訊需求，其微調是基於乙個隨機的時間基準（aloha協議）。class a所屬的終端裝置在應用時功耗最低，終端傳送乙個上行傳輸訊號後，伺服器能很迅速地進行下行通訊，任何時候，伺服器的下行通訊都只能在上行通訊之後。
class b：具有預設接收槽的雙向通訊終端裝置。這一類的終端裝置會在預設時間中開放多餘的接收視窗，為了達到這一目的，終端裝置會同步從閘道器接收乙個beacon，通過beacon將基站與模組的時間進行同步。這種方式能使伺服器知曉終端裝置正在接收資料。
class c：具有最大接收槽的雙向通訊終端裝置。這一類的終端裝置持續開放接收視窗，只在傳輸時關閉。
lora技術要點
一般說來，傳輸速率、工作頻段和網路拓撲結構是影響感測網路特性的三個主要引數。傳輸速率的選擇將影響系統的傳輸距離和電池壽命；工作頻段的選擇要折中考慮頻段和系統的設計目標；而在fsk系統中，網路拓撲結構的選擇是由傳輸距離要求和系統需要的節點數目來決定的。 lora融合了數字擴頻、數字訊號處理和前向糾錯編碼技術，擁有前所未有的效能。此前，只有那些高等級的工業無線電通訊會融合這些技術，而隨著lora的引入，嵌入式無線通訊領域的局面發生了徹底的改變。
前向糾錯編碼技術是給待傳輸資料序列中增加了一些冗餘資訊，這樣，資料傳輸程序中注入的錯誤碼元在接收端就會被及時糾正。這一技術減少了以往建立「自修復」資料報來重發的需求，且在解決由多徑衰落引發的突發性誤碼中表現良好。一旦資料報分組建立起來且注入前向糾錯編碼以保障可靠性，這些資料報將被送到數字擴頻調製器中。這一調製器將分組資料報中每一位元饋入乙個「展擴器」中，將每一位元時間劃分為眾多碼片。
即使雜訊很大，lora也能從容應對lora數據機經配置後，可劃分的範圍為64-4096碼片/位元，最高可使用4096碼片/位元中的最高擴頻因子（12）。相對而言，zigbee僅能劃分的範圍為10-12碼片/位元。
通過使用高擴頻因子，lora技術可將小容量資料通過大範圍的無線電頻譜傳輸出去。實際上，當你通過頻譜分析儀測量時，這些資料看上去像噪音，但區別在於噪音是不相關的，而資料具有相關性，基於此，資料實際上可以從噪音中被提取出來。擴頻因子越高，越多資料可從噪音中提取出來。在乙個運轉良好的gfsk接收端，8db的最小訊雜比（snr）需要可靠地解調訊號，採用配置angelblocks的方式，lora可解調乙個訊號，其訊雜比為-20db，gfsk方式與這一結果差距為28db，這相當於範圍和距離擴大了很多。在戶外環境下，6db的差距就可以實現2倍於原來的傳輸距離。
超強的鏈路預算，讓訊號飛的更遠為了有效地對比不同技術之間傳輸範圍的表現，我們使用乙個叫做「鏈路預算」的定量指標。鏈路預算包括影響接收端訊號強度的每一變數，在其簡化體系中包括發射功率加上接收端靈敏度。angelblocks的發射功率為100mw (20dbm)，接收端靈敏度為-129dbm，總的鏈路預算為149db。比較而言，擁有靈敏度-110dbm（這已是其極好的資料）的gfsk無線技術，需要5w的功率(37dbm)才能達到相同的鏈路預算值。在實踐中，大多gfsk無線技術接收端靈敏度可達到-103dbm，在此狀況下，發射端發射頻率必須為46dbm或者大約36w，才能達到與lora類似的鏈路預算值。
因此，使用lora技術我們能夠以低發射功率獲得更廣的傳輸範圍和距離，這種低功耗廣域技術正是我們所需的。
關於lpwan
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