loRa簡介

物聯網應用中的無線技術有多種，可組成局域網或廣域網。組成局域網的無線技術主要有2.4GHz的WiFi，藍牙、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。當采用LPWAN技術之后，設計人員可做到兩者都兼顧，程度地實現更長距離通信與更低功耗，同時還可節省額外的中繼器成本。 

LoRa 是LPWAN通信技術中的一種，是美國Semtech公司采用和推廣的一種基于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于傳輸距離與功耗的折衷考慮方式，為用戶提供一種簡單的能實現遠距離、長電池壽命、大容量的系統，進而擴展傳感網絡。目前，LoRa 主要在全球免費頻段運行，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。

LoRa網絡構成

LoRa網絡主要由終端（可內置LoRa模塊）、網關（或稱基站）、Server和云四部分組成。應用數據可雙向傳輸。
 

LoRa聯盟LoRa聯盟是2015年3月Semtech牽頭成立的一個開放的、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（終端硬件產商、芯片產商、模塊網關產商、軟件廠商、系統集成商、網絡運營商）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。

LoRaWAN協議

LoRaWAN是 LoRa聯盟推出的一個基于開源的MAC層協議的低功耗廣域網（Low Power Wide Area Network, LPWAN）標準。這一技術可以為電池供電的無線設備提供局域、全國或全球的網絡。LoRaWAN瞄準的是物聯網中的一些核心需求，如安全雙向通訊、移動通訊和靜態位置識別等服務。該技術無需本地復雜配置，就可以讓智能設備間實現無縫對接互操作，給物聯網領域的用戶、開發者和企業自由操作權限。  

LoRaWAN網絡架構是一個典型的星形拓撲結構，在這個網絡架構中，LoRa網關是一個透明傳輸的中繼，連接終端設備和后端中央服務器。網關與服務器間通過標準IP連接，終端設備采用單跳與一個或多個網關通信。所有的節點與網關間均是雙向通信，同時也支持云端升級等操作以減少云端通訊時間。

 終端與網關之間的通信是在不同頻率和數據傳輸速率基礎上完成的，數據速率的選擇需要在傳輸距離和消息時延之間權衡。由于采用了擴頻技術，不同傳輸速率的通信不會互相干擾，且還會創建一組“虛擬化”的頻段來增加網關容量。LoRaWAN的數據傳輸速率范圍為0.3 kbps至37.5 kbps，為了化終端設備電池的壽命和整個網絡容量，LoRaWAN網絡服務器通過一種速率自適應（Adaptive Data Rate , ADR）方案來控制數據傳輸速率和每一終端設備的射頻輸出功率。 全國性覆蓋的廣域網絡瞄準的是諸如關鍵性基礎設施建設、機密的個人數據傳輸或社會公共服務等物聯網應用。 關于安全通信，LoRaWAN一般采用多層加密的方式來解決：一、獨特的網絡密鑰（EU164），保證網絡層安全；二、獨特的應用密鑰（EU164），保證應用層終端到終端之間的安全；三、屬于設備的特別密鑰（EUI128）。 LoRaWAN網絡根據實際應用的不同，把終端設備劃分成A/B/C三類：Class A：雙向通信終端設備。這一類的終端設備允許雙向通信，每一個終端設備上行傳輸會伴隨著兩個下行接收窗口。終端設備的傳輸槽是基于其自身通信需求，其微調是基于一個隨機的時間基準（ALOHA協議）。Class  A所屬的終端設備在應用時功耗最低，終端發送一個上行傳輸信號后，服務器能很迅速地進行下行通信，任何時候，服務器的下行通信都只能在上行通信之后。