【物联网通信技术】——LoRa-海南世电科技

概述

低功耗广域网络（Low Power Wide Area Network, LPWAN)是物联网中不可或缺的一部分，具有功耗低、覆盖范围广、穿透性强的特点，适用于每隔几分钟发送和接收少量数据的应用情况，如智能水表、路灯监测、智慧停车和智慧消防等等，中国运营商主推的NB-IoT技术、LoRa技术、SigFox技术、eMTC技术都属于广域网的技术。其中eMTC和NB-IoT是运营商授权频段；LoRa和SigFox技术的频段是属于非授权频段

LoRa是基于Semtech公司开发的一种低功耗局域网无线标准，其目的是为了解决功耗与传输难覆盖距离的矛盾问题。一般情况下，低功耗则传输距离近，高功耗则传输距离远，通过开发出LoRa技术，解决了在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远的技术问题，实现了低功耗和远距离的统一。LoRa从一个小无线技术到现在物联网领域通信的一种标准，每年都以两位数的终端增长速度得到行业的认可，其低功耗、远距离传输和更多的节点容量让LoRa走进越来越多的使用场景。

LoRa采用星状网络、用户可以通过Mesh、点对点或星状的网络协议和构架实现灵活的组网；LoRa物理层无线调制技术，属于线性调制扩频技术（Chirp Spread Spectrum,CSS),也称之为宽带线性调频（Chirp Modulation)技术.用带宽换取灵敏度的技术，最大化提高灵敏度，可以让信号传输的更远，这是让该技术快速发展的基础。2019年有西班牙的用户用LoRa技术在热气球传输信号超过700公里。

有国外的企业将LoRa安装到近地卫星（600公里-1600公里），从卫星上接收到相关的信号

LoRa发展历程

LoRa的意思是Long Range的缩写，表示远距离传输的意思。基础的解释类似常用的FSK或QAM等调频技术一样，是一种线性调频扩频的物理层的调制技术，更宽泛的意思是一种类似蓝牙，WIFI和NB-IoT等通信的接口体系和协议。

法国的初创公司Cycleo最早开发出一种线性调频扩频的调制技术，2012年Semetech收购Cycleo;将这种技术应用到芯片，并取名LoRa；之后Semetech基于LoRa技术开发出一整套包括网关（1301系列）和终端（126系列、128系列）使用的芯片，让这项技术得以发扬光大。

2015年Semetech联合Cisco、IBM及一些厂商创立了LoRa联盟，然后推出了LoRaWAN规范，现在全球有超过500家成员（腾讯、阿里、Intel等），超过100家电信运营商（韩国、日本和欧洲的运营商），超过1亿个终端产品已经在被布置和使用

LoRa技术特点

调制方式：扩频技术，是Semetech公司的私有专利技术
传输距离：最高的灵敏度可以达到-149.1dBm；ZigBee和蓝牙等技术的灵敏度在-100dBm;也就是说可以接受比ZigBee小10万倍的信号，因此LoRa的传输距离可以做到很远，一般情况下，郊区可以达到50公里左右。
抗干扰能力：LoRa具有通信技术的极限刚干扰能力，低于噪声25dB仍可以接收到信号
工作频率：ISM的频段，LoRa使用全球的免费频段，包括433MHz、470MHz（中国）、868MHz（欧洲）、915MHz（美国）等不同国家的非授权频段（SM频段）
技术标准：IEEE 802.15.4g 、 LoRaWAN
设备容量：网关可以连接的节点数字可以达到成千上万，根据发包的频率
独立组网：类似Wi-Fi技术，按需要组网部署，整个体系不需要运营商的支撑，私人、企业、大楼和园区都可以根据自己需要建立自己的私有网络，整个体系轻量级
低功耗：LoRa由于灵敏度很好，则不需要很大的功率就可以传输很远，其休眠电流位1uA,接收电流为4mA。其具有信道活动检测功能，可以在很短的过程唤醒产品。因此LoRa产品在电池使用情况下可以轻松使用超达10年的时间。
安全加密：AES128加密
传输速度：18b/s 到40kb/s
抗频偏和多普勒效应：信号由于多径现象或绕射现象，收到的波形严重失真，而LoRa可以有效的对解调的信号进行正确的解析。由于LoRa有比较好的抗多普勒效应，因此LoRa在高速移动的设备中有很好的特性。
LoRa具有定位和测距的性能