1、簡(jiǎn)介

　　本文的目的是針對(duì)LoRa和LoRaWAN做一個(gè)介紹性的技術(shù)概覽。低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)預(yù)計(jì)將會(huì)支持物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測(cè)的數(shù)十億設(shè)備的一個(gè)主要部分。LoRaWAN自下而上設(shè)計(jì)，為電池壽命、容量、距離和成本而優(yōu)化了LPWAN。對(duì)于不同地區(qū)給出了一個(gè)LoRaWAN規(guī)范概要，以及在LPWAN空間競(jìng)爭(zhēng)的不同技術(shù)的高級(jí)比較。（內(nèi)容與原文有刪減和改動(dòng)）

　　2、LoRa是什么?

　　LoRa是物理層或無(wú)線(xiàn)調(diào)制用于建立長(zhǎng)距離通信鏈路。許多傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)使用頻移鍵控(FSK)調(diào)制作為物理層，因?yàn)樗且环N實(shí)現(xiàn)低功耗的非常有效的調(diào)制。LoRa是基于線(xiàn)性調(diào)頻擴(kuò)頻調(diào)制，它保持了像FSK調(diào)制相同的低功耗特性，但明顯地增加了通信距離。線(xiàn)性擴(kuò)頻已在軍事和空間通信領(lǐng)域使用了數(shù)十年，由于其可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)通信距離和干擾的魯棒性，但是LoRa是第一個(gè)用于商業(yè)用途的低成本實(shí)現(xiàn)。

　　長(zhǎng)距離 (LoRa)

　　LoRa的優(yōu)勢(shì)在于技術(shù)方面的長(zhǎng)距離能力。單個(gè)網(wǎng)關(guān)或基站可以覆蓋整個(gè)城市或數(shù)百平方公里范圍。在一個(gè)給定的位置，距離在很大程度上取決于環(huán)境或障礙物，但LoRa和LoRaWAN有一個(gè)鏈路預(yù)算優(yōu)于其他任何標(biāo)準(zhǔn)化的通信技術(shù)。鏈路預(yù)算，通常用分貝(dB為單位)表示，是在給定的環(huán)境中決定距離的主要因素。下面是部署在比利時(shí)是Proximus網(wǎng)絡(luò)覆蓋圖。隨著小量的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)實(shí)施，可以容易地覆蓋到整個(gè)國(guó)家。

　　3、LPWAN適合在那里?

　　一種技術(shù)不能滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)所有項(xiàng)目應(yīng)用和量。WiFi和BTLE是被廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)，非常好地滿(mǎn)足了與個(gè)人設(shè)備通訊相關(guān)的應(yīng)用。蜂窩技術(shù)非常適合那些需要較高數(shù)據(jù)吞吐量并配有電源的應(yīng)用。LPWAN提供多年的電池壽命，是專(zhuān)為那些需要發(fā)送少量數(shù)據(jù)的傳感器和應(yīng)用而設(shè)計(jì)，從不同環(huán)境中通過(guò)長(zhǎng)距離每小時(shí)發(fā)送幾次。

　　LPWAN中最關(guān)鍵的因素是：

　　網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　通信距離

　　電池壽命或低功耗

　　干擾的魯棒性

　　網(wǎng)絡(luò)容量(網(wǎng)絡(luò)中的最大節(jié)點(diǎn)數(shù))

　　網(wǎng)絡(luò)安全

　　單向與雙向通信

　　各種服務(wù)應(yīng)用

　　南京仁玨智能一家專(zhuān)門(mén)做高性?xún)r(jià)比LORA產(chǎn)品的企業(yè)，公司目前主要推廣lora1278,1276,1262,1268模組產(chǎn)品，1301基站串口模組和純射頻模組。

　　4、LoRaWAN是什么?

　　LoRaWAN定義了網(wǎng)絡(luò)的通訊協(xié)議和系統(tǒng)架構(gòu)，而LoRa物理層能夠使長(zhǎng)距離通訊鏈路成為可能。協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對(duì)節(jié)點(diǎn)的電池壽命、網(wǎng)絡(luò)容量、服務(wù)質(zhì)量、安全性、網(wǎng)絡(luò)的各種應(yīng)用服務(wù)質(zhì)量等影響最大。

　　網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　許多現(xiàn)有部署的網(wǎng)絡(luò)采用了網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，個(gè)別終端節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點(diǎn)的信息，以增加網(wǎng)絡(luò)的通信距離和網(wǎng)絡(luò)區(qū)域規(guī)模大小。雖然這增加了范圍，但也增加了復(fù)雜性，降低了網(wǎng)絡(luò)容量，并降低了電池壽命，因節(jié)點(diǎn)接受和轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自其他節(jié)點(diǎn)的可能與其不相關(guān)的信息。當(dāng)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離連接時(shí)，長(zhǎng)距離星型架構(gòu)最有意義的是保護(hù)了電池壽命。

　　在LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)與專(zhuān)用網(wǎng)關(guān)不相關(guān)聯(lián)。相反，一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通常是由多個(gè)網(wǎng)關(guān)收到。每個(gè)網(wǎng)關(guān)將從終端節(jié)點(diǎn)接所接受到的數(shù)據(jù)包通過(guò)一些回程 (蜂窩、 以太網(wǎng)、 衛(wèi)星或 Wi-Fi)轉(zhuǎn)發(fā)到基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。智能化和復(fù)雜性放到了服務(wù)器上，服務(wù)器管理網(wǎng)絡(luò)和過(guò)濾冗余的接受到的數(shù)據(jù)，執(zhí)行安全檢查，通過(guò)最優(yōu)的網(wǎng)關(guān)進(jìn)行調(diào)度確認(rèn)，并執(zhí)行自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率等。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)是移動(dòng)的或正在移動(dòng)，不需要從網(wǎng)關(guān)到網(wǎng)關(guān)切換，這是一個(gè)重要的功能，可以應(yīng)用于資產(chǎn)跟蹤---物聯(lián)網(wǎng)一個(gè)主要的目標(biāo)垂直應(yīng)用。

　　電池壽命

　　在LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)是異步的通信的，當(dāng)其要發(fā)送的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好的時(shí)候通信，無(wú)論是事件驅(qū)動(dòng)還是時(shí)間調(diào)度。這種類(lèi)型的協(xié)議通常稱(chēng)為Aloha方法。在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)或同步網(wǎng)絡(luò)，如蜂窩，節(jié)點(diǎn)必須經(jīng)常喚醒以同步網(wǎng)絡(luò)，并檢查消息。這個(gè)同步明顯消耗能量，是減少電池壽命第一推手。在最近一項(xiàng)研究中，GSMA對(duì)不同解決LPWAN空間的技術(shù)進(jìn)行了比較，LoRaWAN比其他技術(shù)選擇有3到5倍的優(yōu)勢(shì)。

　　網(wǎng)絡(luò)容量

　　為了使遠(yuǎn)距離星型網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)，網(wǎng)關(guān)必須具有非常高的容量或性能，從大量的節(jié)點(diǎn)接收消息。高網(wǎng)絡(luò)容量利用自適應(yīng)的數(shù)據(jù)速率和網(wǎng)關(guān)中的多通道多調(diào)制收發(fā)器實(shí)現(xiàn)，因此可以在多信道上同時(shí)接受消息。影響容量的關(guān)鍵因素是并發(fā)通道數(shù)、數(shù)據(jù)速率(空中時(shí)間)、負(fù)載長(zhǎng)度以及節(jié)點(diǎn)如何經(jīng)常發(fā)送數(shù)據(jù)。因?yàn)長(zhǎng)oRa是基于擴(kuò)頻調(diào)制，當(dāng)使用不同擴(kuò)頻因子時(shí)，信號(hào)實(shí)際上是彼此正交。當(dāng)擴(kuò)頻因子的發(fā)生變化，有效的數(shù)據(jù)速率也會(huì)發(fā)生變化。網(wǎng)關(guān)利用了這個(gè)特性，能夠在同一時(shí)間相同信道上接受多個(gè)不同的數(shù)據(jù)速率。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)有一個(gè)好的連接并靠近網(wǎng)關(guān)，它沒(méi)有理由總是使用最低的數(shù)據(jù)速率，填滿(mǎn)可用的頻譜比它需要的時(shí)間更長(zhǎng)。數(shù)據(jù)傳輸速率越高，在空氣中的時(shí)間就越短，可以為其他要傳送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)開(kāi)放更多的潛在空間。自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率也優(yōu)化了節(jié)點(diǎn)的電池壽命。為使自適應(yīng)的數(shù)據(jù)速率工作，對(duì)稱(chēng)的上行鏈路和下行鏈路要求有足夠的下行鏈路容量。這些特點(diǎn)使得LoRaWAN有非常高的容量，網(wǎng)絡(luò)更具有可擴(kuò)展性。用最少量的基礎(chǔ)設(shè)施可以部署網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)需要容量時(shí)，可以添加更多網(wǎng)關(guān)，變換數(shù)據(jù)速率，減少串音次數(shù)，可擴(kuò)展6~8倍網(wǎng)絡(luò)容量。其他LPWAN技術(shù)沒(méi)有LoRaWAN的可擴(kuò)展性，緣于技術(shù)上的權(quán)衡，其限制了下行鏈路的容量，使下行鏈路距離與上行鏈路距離不對(duì)稱(chēng)。

　　設(shè)備類(lèi) – 并非所有節(jié)點(diǎn)都相同

　　終端設(shè)備服務(wù)不同的應(yīng)用，有不同的要求。為優(yōu)化各種終端應(yīng)用規(guī)范，LoRaWAN使用了不同的設(shè)備類(lèi)別。設(shè)備類(lèi)別權(quán)衡了網(wǎng)絡(luò)下行通信延遲與電池壽命。在控制或執(zhí)行器類(lèi)型應(yīng)用中，下行鏈路通信延遲是一個(gè)重要因素。

　　雙向終端設(shè)備(A類(lèi))：A類(lèi)的終端設(shè)備允許雙向通信，因此每個(gè)終端設(shè)備的上行鏈路傳輸跟隨兩個(gè)短的下行鏈路接受窗口。傳輸時(shí)隙由終端設(shè)備調(diào)度，基于其自身的通訊需求并有一個(gè)基于隨機(jī)時(shí)基的微小變化(ALOHA類(lèi)型協(xié)議)。對(duì)于在終端設(shè)備已發(fā)送一個(gè)上行鏈路傳輸后，僅需要從服務(wù)器下行鏈路簡(jiǎn)短地通訊的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，這種A類(lèi)操作是最低功耗的終端系統(tǒng)。在任何其他時(shí)間從服務(wù)器下行鏈路通訊必須等下一個(gè)調(diào)度的上行鏈路。

　　具備調(diào)度接受時(shí)隙的雙向終端設(shè)備(B類(lèi))：除A類(lèi)隨機(jī)接受窗口外，B類(lèi)設(shè)備在調(diào)度時(shí)間上打開(kāi)了額外的接受窗口。為使終端設(shè)備在調(diào)度時(shí)間上打開(kāi)其接受窗口接受網(wǎng)關(guān)同步信標(biāo)一次。這允許服務(wù)器知道什么時(shí)候終端設(shè)備在偵聽(tīng)。

　　具備最大接受時(shí)隙的雙向終端設(shè)備(C類(lèi))：C類(lèi)終端設(shè)備幾乎是連續(xù)地打開(kāi)節(jié)接受窗口，僅在發(fā)送時(shí)關(guān)閉。

　　安全

　　加入安全對(duì)于任何的LPWAN來(lái)說(shuō)是極其重要的。 LoRaWAN使用了兩層安全：一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)層安全;另一個(gè)是應(yīng)用層安全。網(wǎng)絡(luò)安全保證了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的可靠性，而應(yīng)用層的安全性確保了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商不能訪(fǎng)問(wèn)終端用戶(hù)的應(yīng)用數(shù)據(jù)。密鑰交換使用了AES加密的IEEE EUI64標(biāo)識(shí)符。每種技術(shù)選擇都會(huì)有所所權(quán)衡， 但LoRaWAN在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的特性，設(shè)備類(lèi)別，安全性，容量可擴(kuò)展性以及為移動(dòng)優(yōu)化滿(mǎn)足了各種各樣的潛在的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

　　南京仁玨智能一家專(zhuān)門(mén)做高性?xún)r(jià)比LORA產(chǎn)品的企業(yè)，公司目前主要推廣lora1278,1276,1262,1268模組產(chǎn)品，1301基站串口模組和純射頻模組。

　　5、LoRaWAN區(qū)域概述

　　LoRaWAN 規(guī)范根據(jù)不同的地區(qū)頻譜分配和監(jiān)管要求而略有不同。歐洲和北美已制定了LoRaWAN 規(guī)范，但其他區(qū)域仍在由技術(shù)委員會(huì)制定中。加入LoRa聯(lián)盟作為貢獻(xiàn)者成員并參與技術(shù)委員會(huì)，對(duì)以亞洲市場(chǎng)解決方案為目標(biāo)的公司有明顯的優(yōu)勢(shì)。

　　LoRa WAN協(xié)議介紹

　　物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的無(wú)線(xiàn)技術(shù)，除城域網(wǎng)的2G/3G/4G外，還有局域網(wǎng)和短距的多種通信技術(shù)，比如2.4G 頻段的WiFi，藍(lán)牙、Zigbee和Sub-Ghz等等。這些短距無(wú)線(xiàn)技術(shù)，優(yōu)缺點(diǎn)也都非常明顯。而且從無(wú)線(xiàn)應(yīng)用開(kāi)發(fā)和工程運(yùn)維人員角度來(lái)看，一直以來(lái)都存在這樣一個(gè)兩難問(wèn)題：即設(shè)計(jì)人員在更長(zhǎng)的距離和更低的功耗兩者之間只能二選一。而采用LoRa技術(shù)之后，設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在可做到兩者都兼顧，最大程度地實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)距離的通信與更低的功耗，同時(shí)還可節(jié)省額外的中繼器成本。

　　一般說(shuō)來(lái)，傳輸速率、工作頻段和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是影響傳感網(wǎng)絡(luò)特性的三個(gè)主要參數(shù)。傳輸速率的選擇將決定系統(tǒng)的傳輸距離和電池壽命。工作頻段的選擇要折衷考慮頻段和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。而在FSK系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇是由傳輸距離要求和系統(tǒng)需要的節(jié)點(diǎn)數(shù)目來(lái)決定的。升特(Semtech)公司采用新的擴(kuò)頻技術(shù)的的高性?xún)r(jià)比收發(fā)機(jī)方案將會(huì)改變以往的折衷考慮方式，為用戶(hù)提供一種簡(jiǎn)單的系統(tǒng)而又能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、長(zhǎng)電池壽命并增加系統(tǒng)容量，進(jìn)而擴(kuò)展你的傳感網(wǎng)絡(luò)，于是LoRa技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生了。

　　LoRa融合了數(shù)字?jǐn)U頻、數(shù)字信號(hào)處理和前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)，擁有前所未有的性能。此前，只有那些高等級(jí)的工業(yè)無(wú)線(xiàn)電通信會(huì)融合這些技術(shù)，而隨著LoRa的引入，嵌入式無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域的局面發(fā)生了徹底的改變。

　　前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)是給待傳輸數(shù)據(jù)序列中增加了一些冗余信息，這樣，數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)程中注入的錯(cuò)誤碼元在接收端就會(huì)被及時(shí)糾正。這一技術(shù)減少了以往創(chuàng)建“自修復(fù)”數(shù)據(jù)包來(lái)重發(fā)的需求，且在解決由多徑衰落引發(fā)的突發(fā)性誤碼中表現(xiàn)良好。

　　一旦數(shù)據(jù)包分組建立起來(lái)且注入前向糾錯(cuò)編碼以保障可靠性，這些數(shù)據(jù)包將被送到數(shù)字?jǐn)U頻調(diào)制器中。這一調(diào)制器將分組數(shù)據(jù)包中每一比特饋入一個(gè)“展擴(kuò)器”中，將每一比特時(shí)間劃分為眾多碼片。LoRa調(diào)制解調(diào)器經(jīng)配置后，可劃分的范圍為64-4096碼片/比特。AngelBlocks配置調(diào)制解調(diào)器可使用4096碼片/比特中的最高擴(kuò)頻因子(12)。相對(duì)而言，ZigBee僅能劃分的范圍為10-12碼片/比特。

　　通過(guò)使用高擴(kuò)頻因子，LoRa技術(shù)可將小容量數(shù)據(jù)通過(guò)大范圍的無(wú)線(xiàn)電頻譜傳輸出去。實(shí)際上，當(dāng)你通過(guò)頻譜分析儀測(cè)量時(shí)，這些數(shù)據(jù)看上去像噪音，但區(qū)別在于噪音是不相關(guān)的，而數(shù)據(jù)具有相關(guān)性，基于此，數(shù)據(jù)實(shí)際上可以從噪音中被提取出來(lái)。其實(shí)，擴(kuò)頻因子越高，越多數(shù)據(jù)可從噪音中提取出來(lái)。

　　在一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)良好的GFSK接收端，8dB的最小信噪比(SNR)需要可靠地解調(diào)信號(hào)，采用配置AngelBlocks的方式，LoRa可解調(diào)一個(gè)信號(hào)，其信噪比為-20dB，GFSK方式與這一結(jié)果差距為28dB，這相當(dāng)于范圍和距離擴(kuò)大了很多。在戶(hù)外環(huán)境下，6dB的差距就可以實(shí)現(xiàn)2倍于原來(lái)的傳輸距離。

　　為了有效地對(duì)比不同技術(shù)之間傳輸范圍的表現(xiàn)，我們使用一個(gè)叫做“鏈路預(yù)算”的定量指標(biāo)。鏈路預(yù)算包括影響接收端信號(hào)強(qiáng)度的每一變量，在其簡(jiǎn)化體系中包括發(fā)射功率加上接收端靈敏度。

　　AngelBlocks的發(fā)射功率為100mW (20dBm)，接收端靈敏度為-129dBm，總的鏈路預(yù)算為149dB。比較而言，擁有靈敏度-110dBm(這已是其極好的數(shù)據(jù))的GFSK無(wú)線(xiàn)技術(shù)，需要5W的功率(37dBm)才能達(dá)到相同的鏈路預(yù)算值。在實(shí)踐中，大多GFSK無(wú)線(xiàn)技術(shù)接收端靈敏度可達(dá)到-103dBm，在此狀況下，發(fā)射端發(fā)射頻率必須為46dBm或者大約36W，才能達(dá)到與LoRa類(lèi)似的鏈路預(yù)算值。

　　因此，使用LoRa技術(shù)我們能夠以低發(fā)射功率獲得更廣的傳輸范圍和距離，這種低功耗廣域技術(shù)正是我們所需的。

　　傳輸速率和距離

　　傳輸速率是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一個(gè)關(guān)鍵的可變因素，它將決定整個(gè)系統(tǒng)整體性能的很多屬性。無(wú)線(xiàn)傳輸距離由接收機(jī)靈敏度和發(fā)射機(jī)輸出功率共同決定，兩者之間的差值我們稱(chēng)之為鏈路預(yù)算。輸出功率受限于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，所以只有通過(guò)提高靈敏度來(lái)增加距離，而靈敏度又受數(shù)據(jù)速率非常重要的影響。對(duì)所有的調(diào)制方式來(lái)說(shuō)，越低的速率，接收機(jī)的帶寬越窄，接收靈敏度就越高。在現(xiàn)今高性?xún)r(jià)比無(wú)線(xiàn)收發(fā)機(jī)中應(yīng)用最廣泛的調(diào)制方式是FSK或者GFSK。要進(jìn)一步減小FSK系統(tǒng)的接收機(jī)帶寬，唯一可行的辦法就是提高參考晶體的精確度。在等同的數(shù)據(jù)速率條件下，商用的低成本擴(kuò)頻調(diào)制方式可以獲得比傳統(tǒng)FSK調(diào)制方式高8-10dB的靈敏度。升特(Semtech)公司將推出一款新的收發(fā)機(jī)，這款收發(fā)機(jī)集成了一種名為L(zhǎng)oRa的擴(kuò)頻調(diào)制方式和傳統(tǒng)的GFSK調(diào)制方式。如圖展示了在GFSK調(diào)制和LoRa擴(kuò)頻調(diào)制兩種系統(tǒng)中靈敏度相對(duì)數(shù)據(jù)速率的關(guān)系曲線(xiàn)。

　　與FSK系統(tǒng)相比，使用同樣低成本的晶體時(shí)這種新的擴(kuò)頻方式在靈敏度上改善了30dB，理論上相當(dāng)于增加了5倍的傳輸距離。

　　網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議

　　選擇星型網(wǎng)還是網(wǎng)狀網(wǎng)是影響整個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能優(yōu)劣的一個(gè)關(guān)鍵因素。星型網(wǎng)是具有最低延遲的最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。遠(yuǎn)距離、共信道同步傳輸、共信道抑制的改善和高選擇性，這些擴(kuò)頻方式的優(yōu)點(diǎn)為傳感網(wǎng)絡(luò)提供了一種可供選擇的高性能的系統(tǒng)解決方案，而這是傳統(tǒng)FSK調(diào)制方式無(wú)法達(dá)到的。

　　在相同速率下擴(kuò)頻調(diào)制方式所具備的優(yōu)勢(shì)可以輕易地用于改善現(xiàn)有網(wǎng)狀網(wǎng)的性能，而星形網(wǎng)也會(huì)達(dá)到最優(yōu)的系統(tǒng)性能。利用星型網(wǎng)在郊區(qū)環(huán)境可以達(dá)到8-16km距離的情況下，我們不再需要很龐大的網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)覆蓋這么寬的范圍。

　　一個(gè)多通道、多調(diào)制解調(diào)方式的集中器可以適應(yīng)不同節(jié)點(diǎn)的不同速率和不同的功率，這樣就可以獲得最大的網(wǎng)絡(luò)容量和最長(zhǎng)的電池壽命。使用不同的擴(kuò)頻因子就可以改變擴(kuò)頻系統(tǒng)的傳輸速率?？勺兊臄U(kuò)頻因子提高了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)容量，因?yàn)椴捎貌煌瑪U(kuò)頻因子的信號(hào)可以在一個(gè)信道中共存。借助網(wǎng)絡(luò)仿真工具，我們可以很容易觀(guān)察到，與傳統(tǒng)采用固定速率的FSK系統(tǒng)相比，采用上述技術(shù)的星型網(wǎng)能容易地獲得很多優(yōu)勢(shì)，諸如95%的節(jié)點(diǎn)只占用10%的總能耗，同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的容量也將提高5-6倍。

　　總的來(lái)說(shuō)，與其他無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)相比，LoRa技術(shù)擁有如下幾大優(yōu)勢(shì)。它使用擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，可解調(diào)低于20 dB的噪聲。這確保了高靈敏度、可靠的網(wǎng)絡(luò)連接，同時(shí)提高了網(wǎng)絡(luò)效率并消除了干擾。而相比于網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，LoRaWAN協(xié)議的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)消除了同步開(kāi)銷(xiāo)和跳數(shù)，因而降低了功耗并可允許多個(gè)并發(fā)應(yīng)用程序在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行。同時(shí)，LoRa技術(shù)實(shí)現(xiàn)的通信距離比其他無(wú)線(xiàn)協(xié)議都要長(zhǎng)得多，這使得LoRa系統(tǒng)無(wú)需中繼器即可工作，從而降低了整體擁有成本。此外，相較于3G和4G蜂窩網(wǎng)絡(luò)，LoRa技術(shù)對(duì)嵌入式應(yīng)用而言可擴(kuò)展性更強(qiáng)，性?xún)r(jià)比更高。

　　LoRaWAN是由LoRa聯(lián)盟推出的一個(gè)低功耗廣域網(wǎng)規(guī)范，這一技術(shù)可以為電池供電的無(wú)線(xiàn)設(shè)備提供區(qū)域、國(guó)家或全球的網(wǎng)絡(luò)。LoRaWAN瞄準(zhǔn)了物聯(lián)網(wǎng)中的一些核心需求，如安全地雙向通訊、移動(dòng)化和本地服務(wù)。該技術(shù)無(wú)需本地復(fù)雜配置，即可以讓智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)無(wú)縫互操作性，給物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的用戶(hù)、開(kāi)發(fā)者和企業(yè)自由操作權(quán)限。

　　LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是一個(gè)典型的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，LoRa網(wǎng)關(guān)是一個(gè)透明的中繼，連接前端終端設(shè)備和后端中央服務(wù)器。網(wǎng)關(guān)與服務(wù)器通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)IP連接，而終端設(shè)備采用單跳與一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)關(guān)通信，所有的節(jié)點(diǎn)均是雙向通信。

　　終端與網(wǎng)關(guān)之間的通信是在不同頻率和數(shù)據(jù)傳輸速率基礎(chǔ)上完成的，數(shù)據(jù)速率選擇需要在傳輸距離和消息時(shí)延之間權(quán)衡。由于采用了擴(kuò)頻技術(shù)，不同數(shù)據(jù)傳輸速率通信不會(huì)互相干擾，且會(huì)創(chuàng)建一組“虛擬化”的頻段來(lái)增加網(wǎng)關(guān)容量。LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率范圍為0.3 kbps至50 kbps，為了最大化終端設(shè)備電池壽命和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)容量，LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過(guò)一種速率自適應(yīng)(ADR)方案來(lái)控制數(shù)據(jù)傳輸速率和每一終端設(shè)備的射頻輸出。適用于物聯(lián)網(wǎng)的覆蓋全國(guó)的網(wǎng)絡(luò)需要解決諸如關(guān)鍵性基礎(chǔ)設(shè)施、機(jī)密的個(gè)人數(shù)據(jù)或社會(huì)公共服務(wù)等安全通信的問(wèn)題，這方面一般采用多層加密的方式來(lái)解決：

　　唯一網(wǎng)絡(luò)密鑰(EU164)并保證網(wǎng)絡(luò)層安全；

　　唯一應(yīng)用密鑰(EU164)并保證應(yīng)用層端到端的安全。

　　南京仁玨智能一家專(zhuān)門(mén)做高性?xún)r(jià)比LORA產(chǎn)品的企業(yè)，公司目前主要推廣lora1278,1276,1262,1268模組產(chǎn)品，1301基站串口模組和純射頻模組，成品基站有需求可以聯(lián)系余工:15651028736。

　　設(shè)備特別密鑰(EUI128)LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)具有多層級(jí)安全方案，保證各類(lèi)應(yīng)用的不同需求：

　　Class A

　　雙向通信終端設(shè)備(A等級(jí))：處于A等級(jí)的終端設(shè)備允許雙向通信，每一終端設(shè)備上行傳輸會(huì)伴隨著兩個(gè)下行接收窗口。終端設(shè)備的傳輸槽是基于其自身通信需求，其微調(diào)是基于一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間基準(zhǔn)(ALOHA協(xié)議)。A等級(jí)的終端設(shè)備應(yīng)用中功耗最低，在終端發(fā)送一個(gè)上行傳輸信號(hào)后才能與服務(wù)器進(jìn)行下行通信，與服務(wù)器任何時(shí)候的下行通信都只能是在上行通信之后。

　　Class B

　　具有預(yù)設(shè)接收槽的雙向通信終端設(shè)備(B等級(jí))：B等級(jí)的終端設(shè)備會(huì)在預(yù)設(shè)時(shí)間中開(kāi)放多余的接收窗口，為了達(dá)到這一目的，終端設(shè)備會(huì)同步從網(wǎng)關(guān)接收到一個(gè)Beacon，這一方式會(huì)讓服務(wù)器了解終端設(shè)備正在“傾聽(tīng)”。

　　Class C

　　具有最大接收槽的雙向通信終端設(shè)備(C等級(jí))：C等級(jí)的終端設(shè)備幾乎持續(xù)為接收窗口開(kāi)放，只在傳輸時(shí)關(guān)閉。

　　南京仁玨智能一家專(zhuān)門(mén)做高性?xún)r(jià)比LORA產(chǎn)品的企業(yè)，公司目前主要推廣lora1278,1276,1262,1268模組產(chǎn)品，1301基站串口模組和純射頻模組。