LoRa无线基础知识

LoRa 是一种为机器对机器 (M2M) 和物联网 (IoT) 应用中使用的低功耗广域网 (LPWAN) 开发的无线技术。该技术提供了非常引人注目的远程、低功耗和安全数据传输组合，并且在无线网络运营商部署的物联网网络中获得了巨大的吸引力。

基于 LoRa 无线技术的网络可以提供比现有蜂窝网络更大的覆盖范围。许多移动网络运营商选择使用基于 LoRa 技术的 LPWAN 来补充他们现有的蜂窝/无线网络，因为它很容易插入到他们现有的基础设施中，并允许他们为客户提供解决方案来服务更多的物联网电池供电应用。

LoRa 技术最初由 Semtech 开发，但现在由拥有 170 名成员的 LoRa 联盟协调，该联盟是一个非营利组织，专注于物联网技术的标准化，并创建一个强大的生态系统来扩展该技术。迄今为止，该联盟已经制定了一个全球 LPWAN 规范，称为 LoRaWAN，以帮助标准化和促进这些网络的采用，从而实现新的物联网、M2M、智慧城市和工业应用。

LoRaWAN 网络主要使用未经许可的 ISM 频段（868 MHz 或 900 MHz）在农村或其他无障碍环境中进行 15 至 30 英里的通信。对于密集的城市或室内应用，LoRaWAN 提供高达 1 到 2 英里的距离。LoRaWAN 数据速率范围从每秒 300 比特到每秒 50 千比特。传感器运行所需的能量非常少，并且规范要求 AES128 加密——提供高水平的安全性。

基于 LoRaWAN 规范的网络通常由几个元素组成：

端点（传感器）：端点是 LoRa 网络中进行传感或控制的元素，通常位于远程。

LoRa 网关：网关接收来自 LoRa 端点的通信，然后将数据聚合到回程连接上。该回程链路可以是以太网、蜂窝或任何其他有线或无线电信链路，使网关能够使用标准 TCP/IP 连接连接到网络 LoRa 服务器。这种标准协议的使用提供了跨公共和专用网络的最终回程互操作性。由于 LoRa 网络和蜂窝网络相似，因此 LoRa 网关通常与蜂窝基站位于同一位置，并消耗回程网络上的备用容量。

服务器：LoRa 网络服务器知道配置并管理网络。它的作用是消除重复数据包、安排确认、管理安全性并调整数据速率。

应用服务器：管理有效负载安全并执行分析以使用传感器数据。

在 LoRa 网络的架构中，端点通常采用星型拓扑，网关形成透明桥。这些在终端设备和后端的中央网络服务器之间中继消息。与端点节点的通信通常是双向的，但也可以支持多播操作，这对于软件升级或其他大规模分发消息等功能很有用。

LoRa 芯片和模块可从许多制造商处获得，包括 Semtech、Microchip、Hope RF 和 RF Solutions。示例收发器包括 Semtech SX1301 多频段网关收发器和 SX1272 终端节点收发器。SX1301 数字基带芯片是一款 DSP，可在 ISM 频段提供突破性网关功能。使用 SX1257 Tx/Rx 前端时，它产生高达 -142.5 dBm 的灵敏度。

SX1272 端节点收发器采用专利的 LoRa 调制技术，使用低成本晶体和材料清单可实现超过 -137 dBm 的灵敏度。该芯片包括一个 +20 dBm 功率放大器，其比特率可编程为高达 300 kbits/s。
 

　　审核编辑：汤梓红