lora无线技术的优缺点 lora无线技术应用

　　现在处于一个物联网时代，物理网技术正在快速发展当中。随着物联网的快速发展，无线通信技术也得以需要进行迈步发展。如今涌现出了许多低带宽、能耗低、距离远、能做到大量连接的以物联网应用而设计的低功耗广域网（LPWAN），它的技术分别是LoRa、Sigfox和NB-IoT，其中lora技术则是从中脱颖而出，并得到物联网界的认可。下面是总结的lora无线技术的优缺点，一起来看看吧。

lora无线技术的优缺点

　　一般说来，传输速率、工作频段和网络拓扑结构是影响传感网络特性的三个主要参数。传输速率的选择将影响系统的传输距离和电池寿命；工作频段的选择要折中考虑频段和系统的设计目标；而在FSK系统中，网络拓扑结构的选择是由传输距离要求和系统需要的节点数目来决定的。 LoRa融合了数字扩频、数字信号处理和前向纠错编码技术，拥有前所未有的性能。此前，只有那些高等级的工业无线电通信会融合这些技术，而随着LoRa的引入，嵌入式无线通信领域的局面发生了彻底的改变。

　　前向纠错编码技术是给待传输数据序列中增加了一些冗余信息，这样，数据传输进程中注入的错误码元在接收端就会被及时纠正。这一技术减少了以往创建“自修复”数据包来重发的需求，且在解决由多径衰落引发的突发性误码中表现良好。一旦数据包分组建立起来且注入前向纠错编码以保障可靠性，这些数据包将被送到数字扩频调制器中。这一调制器将分组数据包中每一比特馈入一个“展扩器”中，将每一比特时间划分为众多码片。

　　即使噪声很大，LoRa也能从容应对LoRa调制解调器经配置后，可划分的范围为64-4096码片/比特，最高可使用4096码片/比特中的最高扩频因子（12）。相对而言，ZigBee仅能划分的范围为10-12码片/比特。

　　通过使用高扩频因子，LoRa技术可将小容量数据通过大范围的无线电频谱传输出去。实际上，当你通过频谱分析仪测量时，这些数据看上去像噪音，但区别在于噪音是不相关的，而数据具有相关性，基于此，数据实际上可以从噪音中被提取出来。扩频因子越高，越多数据可从噪音中提取出来。在一个运转良好的GFSK接收端，8dB的最小信噪比（SNR）需要可靠地解调信号，采用配置AngelBlocks的方式，LoRa可解调一个信号，其信噪比为-20dB，GFSK方式与这一结果差距为28dB，这相当于范围和距离扩大了很多。在户外环境下，6dB的差距就可以实现2倍于原来的传输距离。

　　超强的链路预算，让信号飞的更远为了有效地对比不同技术之间传输范围的表现，我们使用一个叫做“链路预算”的定量指标。链路预算包括影响接收端信号强度的每一变量，在其简化体系中包括发射功率加上接收端灵敏度。AngelBlocks的发射功率为100mW （20dBm），接收端灵敏度为-129dBm，总的链路预算为149dB。比较而言，拥有灵敏度-110dBm（这已是其极好的数据）的GFSK无线技术，需要5W的功率（37dBm）才能达到相同的链路预算值。在实践中，大多GFSK无线技术接收端灵敏度可达到-103dBm，在此状况下，发射端发射频率必须为46dBm或者大约36W，才能达到与LoRa类似的链路预算值。因此，使用LoRa技术我们能够以低发射功率获得更广的传输范围和距离，这种低功耗广域技术正是我们所需的。

　　LoRa凭借其成本低，分布广，耐用性强，技术成熟的特点使其已经广泛的应用于各个物联网行业，优良的性能和灵活的组网形式越来越多的应用于各行各业中，前景是广阔的。LoRa数传终端IOT-L2S-B是基于LoRa射频芯片设计制造的通用通讯交互设备，可广泛的应用于物联网、集中抄表、工业控制等方向。而其QoS不高，数据传输量小，为节约成本、大量连接，而对QoS要求不高的情况下，LoRa无疑是最佳的选择。存在延迟的特点使得在某些行业中与有机互补。

　　优点：

　　LoRa网络具有传输距离远，工作功耗低，组网节点多，抗干扰性强，低成本等特点。

　　传输距离远：灵敏度-148dBm，通讯距离可达几千米

　　工作能耗低：Aloha方法有数据时才连接，电池可工作几年

　　组网节点多：组网方式灵活，可以连接多个节点

　　抗干扰性强：协议里面有LBT的功能，基于aloha的方式，有自动的频点跳转和速率自适应功能

　　低成本：非授权频谱，节点/终端成本低

　　缺点：

　　LoRa网络有诸多优点，但也有一定缺点。

　　频谱干扰：随着LoRa的不断发展，LoRa设备和网络部署不断增多，相互之间会出现一定的频谱干扰。

　　需要新建网络：LoRa在布设过程中，需要用户自己组建网络。

　　有效负载较小：LoRa传输数据有效负载比较小，有字节限制。

lora无线技术应用

　　LPWAN（Low-Power Wide-Area Network）又叫低功耗广域网，典型的应用场景如智能抄表。作为LPWAN的主要技术代表，NB-IoT技术、LoRa技术逐步成为物联网技术领域的研究热点。

　　LoRa技术是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络。目前，LoRa 主要在全球免费频段运行，包括433、868、915 MHz等。

　　2015年3月，Semtech公司牵头成立了开放的、非盈利的组织LoRa联盟，一年时间里，LoRa联盟已经发展成员公司150余家，整个产业链从终端硬件产商、芯片产商、模块网关产商到软件厂商、系统集成商、网络运营商等每一环均有大量的企业，这种技术的开放性，竞争与合作的充分性促使了LoRa的快速发展与生态繁盛。LoRa网络主要由终端（可内置LoRa模块）、网关（或称基站）、Server和云四部分组成。

　　LoRa技术应用

　　智慧建筑

　　对于建筑的改造，加入温湿度、安全、有害气体、水流监测等传感器并且定时的将监测的信息上传，方便了管理者的监管同时更方便了用户。通常来说，这些传感器的通信不需要特别频繁或者保证特别好的服务质量，同时便携式的家庭式网关便可以满足需要，所以该场景LoRa是比较合适的选择。

　　智慧工业

　　在自动化工业生产环境中，大量的智能技术得到应用，各种信息数据在网络中进行交汇，因此所选网络的特性直接关乎生产计划的执行质量。一些场景需要低成本的传感器配以低功耗和长寿命的电池来追踪设备、监控状态，这时LoRa便是合理的选择。

　　智慧物流

　　物流行业涉及的地域范围非常广阔，因此在选择网络时首选考虑的是低投入与高工作寿命。为了能够跟踪卡板以及确定货物的位置与状态，货运公司需要的是参与整个物流过程的设施均处于网络覆盖下，那么不仅要求网络节点足够经济性以便于大范围铺设，而且拥有机动性使其可以安装在运输工具上作为一个移动网关。LoRa低成本，高电池寿命，高机动性，以及在高速移动时通信的稳定性使得其能够在智能物流领域独领风骚。

　　智慧农业

　　对农业来说，低功耗低成本的传感器是迫切需要的。温湿度、二氧化碳、盐碱度等传感器的应用对于农业提高产量、减少水资源的消耗等有重要的意义，这些传感器需要定期地上传数据。LoRa十分适用于这样的场景。

　　智慧油田

　　智慧油田利用各种在线的、实时测量的感知设备，诸如安装在油气水井、管道、油气处理、加工、储运设备上的各种仪表等信息传感设备，按约定的协议连接到企业网或者互联网，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

　　国外加速部署LoRa网络

　　目前LoRa网络已经在世界多地进行试点或部署，截至目前最新公布的数据，已经有17个国家公开宣布建网计划，120多个城市地区有正在运行的LoRa网络，如美国、法国、德国、澳大利亚、印度等等国家，荷兰、瑞士、韩国等更是部署或计划部署覆盖全国的LoRa网络。

　　Orange、KPN、SK、TATA、软银、Senet、Comcast等各国主流电信运营商已选择LoRa来建设物联网专用网络，形成源于LoRaWAN的物联网标准规范并大范围推广。

　　lora无线技术和nb的区别

　　第一，这两个技术频段不一样。这是非常重要的区别，LoRa是非授权频段，而NB-IoT使用的是授权频段。第二，功耗不一样，NB-IoT是同步通信，而LoRa是异步通信。LoRa的全称是Long Range （远距离），是一种低功耗、远距离的局域网无线标准。lora与 nbiot的区别如下：

　　1、频段。

　　LoRa工作在1GHz以下的非授权频段，在应用时不需要额外付费，NB-IoT和蜂窝通信使用1GHz以下的频段是授权的，是需要收费的。

　　2、电池供电寿命。

　　LoRa模块在处理干扰、网络重迭、可伸缩性等方面具有独特的特性，但却不能提供像蜂窝协议一样的服务质量。NB-IoT出于对服务质量的考虑，不能提供类似LoRa一样的电池寿命。

　　3、设备成本。

　　对终端节点来说，LoRa协议比NB-IoT更简单，更容易开发并且对于微处理器的适用和兼容性更好。同时低成本、技术相对成熟的LoRa模块已经可以在市场上找到了，并且还会有升级版本陆续出来。

　　4、网络覆盖和部署时间表。

　　NB-IoT标准在2016年公布，除网络部署之外，相应的商业化和产业链的建立还需要更长的时间和努力去探索。LoRa的整个产业链相对已经较为成熟了，产品也处于“蓄势待发”的状态，同时全球很多国家正在进行或者已经完成了全国性的网络部署。

　　LoRa特点

　　1、低功耗：LoRa采用Aloha方法进行通讯，只在节点有数据要发送的时候采取向网络同步数据。

　　2、远距离：城镇可达2-5 Km ， 郊区可达15 Km。

　　3、低速率：LoRa的最高速率只有37.5Kbps,但这个速率对应的传输距离只有几十米；要支持更远的距离，速率必然降低；通常在0.3Kbps~11Kbps之间。

lora无线技术的原理

　　一、Lora网络架构及原理

　　在网状网络中，个别终端节点转发其他节点的信息，以增加网络的通信距离和网络区域规模大小。虽然这增加了范围，但也增加了复杂性，降低了网络容量，并降低 了电池寿命，因节点接受和转发来自其他节点的可能与其不相关的信息。当实现长距离连接时，长距离星型架构最有意义的是保护了电池寿命。

　　在LoRaWAN?网络中，节点与专用网关不相关联。相反，一个节点传输的数据通常是由多个网关收到。每个网关将从终端节点接所接受到的数据包通过一些回 程 （蜂窝、 以太网等）转发到基于云计算的网络服务器。智能化和复杂性放到了服务器上，服务器管理网络和过滤冗余的接受到的数据，执行安全检查，通过最优的网关进行调 度确认，并执行自适应数据速率等。

　　二、LoRa无线技术网络构成

　　LoRa网络主要由终端（可内置LoRa模块）、网关（或称基站）、Server和云四部分组成。应用数据可双向传输。

　　LoRa联盟LoRa联盟是2015年3月Semtech牵头成立的一个开放的、非盈利的组织，发起成员还有法国Actility，中国AUGTEK和荷兰皇家电信kpn等企业。不到一年时间，联盟已经发展成员公司150余家，其中不乏IBM、思科、法国Orange等重量级产商。产业链（终端硬件产商、芯片产商、模块网关产商、软件厂商、系统集成商、网络运营商）中的每一环均有大量的企业，这种技术的开放性，竞争与合作的充分性都促使了LoRa的快速发展与生态繁盛。

　　三、 LoRa 无线技术简介

　　LoRa是一种基于扩频技术的远距离无线传输技术，其实也是是诸多LPWAN通信技术中的一种， 最早由美国Semtech公司采用和推广。这一方案为用户提供一种简单的能实现远距离、低功耗无线通信手段。目前，LoRa 主要在ISM频段运行，主要包括433、868、915 MHz等。

　　LoRa是物理层或无线调制用于建立长距离通信链路。许多传统的无线系统使用频移键控（FSK）调制作为物理层，因为它是一种实现低功耗的非常有效的调 制。LoRa?是基于线性调频扩频调制，它保持了像FSK调制相同的低功耗特性，但明显地增加了通信距离。线性扩频已在军事和空间通信领域使用了数十年， 由于其可以实现长通信距离和干扰的鲁棒性，但是LoRa?是第一个用于商业用途的低 成本实现。

　　LoRa?的优势在于技术方面的长距离能力。单个网关或基站可以覆盖整个城市或数百平方公里范围。在一个给定的位置，距离在很大程度上取决于环境或障碍 物，但LoRa?和LoRaWAN?有一个链路预算优于其他任何标准化的通信技术。链路预算，通常用分贝（dB为单位）表示，是在给定的环境中决定距离的 主要因素。

　　四、LoRaWAN 协议介绍

　　LoRaWAN是 LoRa联盟发布的一个基于开源MAC层协议的低功耗广域网通信协议。主要为电池供电的无线设备提供局域、全国或全球的网络通信协议。

　　LoRaWAN?定义了网络的通讯协议和系统架构，而LoRa?物理层能够使长距离通讯链路成为可能。 LoRaWAN自下而上设计，为电池寿命、容量、距离和成本而优化了LPWAN（低功耗广域网）。对于不同地区给出了一个LoRaWAN?规范概要，以 及在LPWAN空间竞争的不同技术的高级比较。

　　五、LoRaWAN网络拓扑

　　LoRaWAN 网络是一个典型的Mesh网络拓扑结构，在这个网络架构中，LoRa网关负责数据汇总，连接终端设备和后端云端数据服务器。网关与服务器间TCP/IP网 络进行连接。所有的节点与网关间均是双向通信，考虑到电池供电的场合，终端节点一般是休眠，当有数据要发送时，唤醒，然后进行数据发送。

　　因此，使用LoRa技术，我们能够以低发射功率获得更远的传输距离。这种低功耗广域技术正是大规模部署无线传感器网络所必须的。

　　以上关于lora无线技术的优缺点的介绍就到这里了！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，如水运定位、路灯监测、停车位监测等等。一个完全符合LoRaWAN标准的通讯网关可以接入5到10公里内上万个无线传感器节点，其效率远远高于传统的点对点轮询的通讯模式，也能大幅度降低节点通讯功耗。

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