LoRa無線技術介紹

什么是LoRa

　　LoRa是semtech公司創建的低功耗局域網無線標準，低功耗一般很難覆蓋遠距離，遠距離一般功耗高，要想馬兒不吃草還要跑得遠，好像難以辦到。LoRa的名字就是遠距離無線電（Long Range Radio），它最大特點就是在同樣的功耗條件下比其他無線方式傳播的距離更遠，實現了低功耗和遠距離的統一，它在同樣的功耗下比傳統的無線射頻通信距離擴大3-5倍。

LoRa的特性

　　傳輸距離：城鎮可達2-5 Km，郊區可達15 Km。

　　工作頻率：ISM頻段包括433、868、915 MH等。

　　標準：IEEE 802.15.4g。

　　調制方式：基于擴頻技術，線性調制擴頻（CSS）的一個變種，具有前向糾錯（FEC）能力，semtech公司私有專利技術。

　　容量：一個LoRa網關可以連接上千上萬個LoRa節點。

　　電池壽命：長達10年。

　　安全：AES128加密。

　　傳輸速率：幾百到幾十Kbps，速率越低傳輸距離越長，這很像一個人挑東西，挑的多走不太遠，少了可以走遠。

LoRa和LoRaWan

　　LoRa和LoRaWan很容易混淆。

LoRaWan協議棧

　　上圖可以看出，LoRa是LoRaWan的一個子集，LoRa僅僅包括物理層定義，LoRaWan還包括了鏈路層。

LoRaWan網絡架構

　　這張圖片是LoRaWan的網絡架構圖，左邊是各種應用傳感器，包括智能水表，智能垃圾桶，物流跟蹤，自動販賣機等，它右邊是LoRaWan網關，網關轉換協議，把LoRa傳感器的數據轉換為TCP/IP的格式發送到Internet上。LoRa網關用于遠距離星型架構，是多信道、多調制收發、可多信道同時解調。由于LoRa的特性可以同一信道上同時多信號解調。網關使用不同于終端節點的RF器件，具有更高的容量，作為一個透明網橋在終端設備和中心網絡服務器間中繼消息。網關通過標準IP連接連接到網絡服務器，終端設備使用單播的無線通信報文到一個或多個網關。

　　其實LoRaWan并不是一個完整的通信協議，因為它只定義了物理層和鏈路層，網絡層和傳輸層沒有，功能也并不完善，沒有漫游，沒有組網管理等通信協議的主要功能。

Lora物理幀結構

　　LoRa的報文分為上行和下行。上行是從傳感器到LoRa網關的，下行是LoRa網關到傳感器的，僅僅作為回復。

上行報文

　　上圖是上行報文，包括一個前導碼，包頭和包頭的CRC值，后面是數據，最后是CRC校驗。

下行報文