lora是由semtech公司提供的超長距離、低功耗的物聯 網解決方案。semtech公司和多家業界領先的企業，如cisco、 ibm及microchip發起建立了lora（long range，廣距）聯 盟，致力於推廣其聯盟標準lorawan技術，以滿足各種需要 廣域覆蓋和低功耗的m2m裝置應用要求。lorawan目前已 有成員150多家，也有數家中國公司參與其中，並且在歐洲數 個國家進行了商業部署，國內也開始有了應用。
lora的物理層和mac層設計充分體現其對iot業務需 求的考慮。lora物理層利用擴頻技術可以提高接收機靈敏 度，同時終端可以工作於不同的工作模式以滿足不同應用的 省電需求。
lora的網路架構和協議棧如圖1所示，網路架構中包括 終端、閘道器、網路伺服器和業務伺服器等。其中終端節點包 括物理層、mac層和應用層的實現；閘道器完成空口物理層 的處理；而網路伺服器負責進行mac層處理，包括自適應 速率選擇、閘道器管理和選擇、mac層模式載入等。應用服 務器從網路伺服器獲取應用資料，進行應用狀態展示、即時 告警等。mac層可遵循聯盟標準的lorawan協議，也可以 遵循各廠商制定的mac協議。
（1）lora物理層和mac層設計 lora為半雙工系統，上下行工作在同一頻段。目前國內 單晶元支援的lora系統頻寬為2mbit/s，包括8個固定頻寬為 125kbit/s的通道，每個固定頻寬的通道之間需要125khz的保護帶，則至少需要2mbit/s系統頻寬。每個通道支援6種擴頻 因子 sf7～12，擴頻因子加1則增加2.5db的接收機靈敏度。
終端採用隨機通道選擇方式進行干擾規避。每次終端在 進行上行資料傳送或者資料重發時，都會在8個通道中隨機 選擇乙個通道進行接入。終端和閘道器的通訊可選用不同的速 率即不同的sf，速率的選擇需要權衡通訊距離或訊號強度、 訊息傳送時間等因素，使得終端獲取最大的電池壽命並使網 關容量最大化。當鏈路環境好的時候，可以使用較低的擴頻 因子即較大的資料速率，而當終端遠離閘道器、鏈路環境較差 時，可以增大擴頻因子以獲取更高的靈敏度，但同時資料速 率會降低。對於125kbit/s固定頻寬的通道而言，資料速率從 250bit/s到5kbit/s，可以在乙個相當大的範圍內進行選擇。
（2）終端工作模式
lora設計終端有三種不同的模式，即class a、b和c， 但乙個時間內終端只能工作於乙個模式，每種模式可由軟體 進行載入。不同的模式適用於不同的業務模型和省電模式， 目前廣泛使用的為class a類工作模式，以適應iot應用的省 電需求。
class a（雙向終端裝置）：a類終端裝置提供雙向通 信，但不能進行主動的下行傳送。每個終端的傳送過程會跟 隨兩次很短的下行接收視窗，如圖2所示。下行傳送時隙是根 據終端需要和很小的隨機量決定的，因此a類終端最省電。
class b（支援下行時隙排程的雙向終端）：b類終端兼 容a類終端，並且支援接收下行beacon訊號保持和網路的同 步，以便在下行排程的時間上進行資訊監聽，因此功耗會大 於a類終端。
class c（最大接收時隙的雙向終端）: c類終端僅在發 射資料的時刻停止下行接收視窗，適用於大量下行資料的應 用。相比a類和b類終端，c類終端最耗電，但對於伺服器到 終端的業務，c類模式的時延最小。
（3）lora網路安全
（4）效能測試和評估
lora作為lpwa技術，重點關注其覆蓋、功耗和成本 等關鍵效能指標。
①覆蓋由於支援擴頻技術，不同的擴頻因子可以實現不同的靈 敏度要求。當發射功率達到23dbm時，lora支援大約160db 的mcl（最大耦合損耗），幾乎達到nb-iot等全新空口設 計的窄帶物聯網技術的mcl要求，可以實現深度室內覆蓋目 標。lora系統不同擴頻因子對應靈敏度見表1。 lora系統所處頻段的干擾情況將直接影響其覆蓋性 能。從目前在上海lora外場470mhz和915mhz頻段的測試 情況看，470mhz雜訊基底約為-110dbm，sf12情況下最低 sinr為15db，則470mhz實際最小接收電平約為-125dbm， 因此實際覆蓋受外界干擾影響有近10db的損失，則相對gprs的覆蓋優勢不突出。915mhz頻段干擾較大，最低 rssi達到－100dbm，無法體現覆蓋優勢因此不建議選擇該 頻段。
②容量目前lora系統主要使用class a模式，是上行觸發下行 資料傳送，不能進行資源排程，主要依靠在不同的通道上 跳頻以避免干擾，因此隨機通道選擇和碰撞規避的機制都 對系統容量有影響。按業務模型為50b/2h進行上報，估算 每小時成功傳送的報告數，每個lora閘道器支援約5萬條上報 訊息，超出了目前業界對lpwa技術的容量要求。對間距為 1km的4個閘道器和4000個使用者的場景進行**，使用者每半小 時上報一次120b的資料報。**結果如圖3所示，由於終端 通道條件不同會自適應地選用適合的sf即不同速率進行通 信，對不同sf的總的通道占用情況進行統計，總通道占用 率不超過10%。
③功耗lora的接收狀態電流為12ma，當發射功率在14dbm 時，電流大約為32ma；而當進入sleep狀態時，電流消耗小 於1μa。而速率自適應adr機制可以在無線條件允許時使用 更高的速率進行傳送，從而使得tx狀態持續時間減少以降低 總的電池功耗。表2為不同覆蓋條件且不同業務模型下，自 帶5wh電池的lora應用的電池壽命（以年為單位）估算。 從估算結果看，lora系統的功耗相對於目前的蜂窩通訊系統及窄帶物聯網系統等都具有相當的優勢。
④時延目前廣泛使用class a的終端，即只能支援上行觸發下行 傳送，不能支援主動的下行業務。因此對有下行主動傳送的 業務而言，lora並不能支援相應的業務需求。同時，對上 行的資料傳送而言，如需進行資料確認，其下行的ack必須 在上行觸發的固定下行時隙進行傳送。目前上下行時隙的間 隔一般設定為1s，這意味著時延至少超過1s。由於系統本身 設計沒有完善的qos機制保障可靠接收，因此其時延特性和 基於排程的蜂窩系統相比不具備任何優勢。
⑤成本lora目前的晶元成本約為1美金，模組成本約為5美金， 基本實現了業界對lpwa技術的要求。
lora傳輸模組的特點概述
現今lora已經是一種在物聯網中廣泛應用的技術，它是一種無線調製的方式,相對於傳統的fsk調製技術來說，lora在抑制同頻干擾方面有非常大的優勢，它解決了無法同時兼顧距離 抗擾和功耗不足的問題 另外lora模組整合了 20dbm的可調功率放大器，大大提高了接收靈敏度，如今lora在遠距離通訊場景中有...
LoRa技術科普
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,l...
LoRa技術的基本認識
lora long range 超長距離低功耗傳輸技術。lora的特性 1 傳輸距離 最高可達 20 km。2 工作頻率 ism頻段包括433 868 915mh 等。3 標準 ieee 802.15.4g。4 調製方式 基於擴頻技術，semtech公司私有專利技術。5 容量 乙個lora閘道器可以...