lora无线技术的优缺点

发布者：智家网
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2021-05-21 15:50:02

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　　随着智慧城市的全面部署以及城市智能化、感知与互联的发展需求，城市越来越多的碎片化终端设备需要低功耗长距离传输的接入网络。以LoRa为代表的低功耗、远距离网络技术的出现，有机会打破物联网在互联方面的瓶颈，促进物联网端对端的成本大幅下降，引爆物联网的大规模应用。那么lora无线技术的优缺点都有哪些呢？运用的是什么原理？一起来看看。

lora无线技术的优缺点

　　LoRa是semtech公司创建的低功耗局域网无线标准，我们知道，低功耗一般很难覆盖远距离，而远距离一般功耗高，LoRa的名字翻译就是远距离无线电（Long Range Radio），它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍。

　　LoRa在物联网应用中的无线技术有多种，可组成局域网或广域网。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。

　　LoRaWAN的数据传输速率范围为0.3 kbps至37.5 kbps，为了最大化终端设备电池的寿命和整个网络容量，LoRaWAN网络服务器通过一种速率自适应（Adaptive Data Rate , ADR）方案来控制数据传输速率和每一终端设备的射频输出功率。

　　LoRa的优点：

　　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

　　LoRa的缺点：

　　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的特性：

　　1、传输距离：城镇可达2-5Km ，郊区可达15 Km ；

　　2、工作频率：ISM 频段，包括433、868、915 MH等；

　　3、容量：一个LoRa网关可以连接上千上万个LoRa节点；

　　4、传输速率：几百到几十Kbps，速率越低传输距离越长；

　　5、调制方式：基于扩频技术，线性调制扩频的一个变种，具有前向纠错能力。

Lora无线技术原理

　　一、 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。

　　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。

　　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。

　　LoRa技术本身拥有超高的接收灵敏度和超强的信噪比。 LoRa融合了数字扩频、数字信号处理和前向纠错编码技术。除此之外，它还使用了跳频技术，可以通过伪随机码序列进行频移键控，使载波频率不断跳变而扩展频谱，防止定频干扰。LoRa拥有前所未有的性能，这也意味着，它的使用范围将会更广。关于lora无线技术的优缺点及原理方面的介绍就先到这里了，感谢关注！