每當(dāng)有人問(wèn)我“什么是LORA"時(shí)，如果我不知道他問(wèn)我這個(gè)問(wèn)題是出于什么原因，我也很難知道該如何才能回答他這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)長(zhǎng)ORA不僅僅指的是一個(gè)事物，所以就這個(gè)問(wèn)題下面就讓成都億佰特電子科技有限公司的小編來(lái)為大家統(tǒng)一解答。
從技術(shù)上來(lái)說(shuō)LORA是一種無(wú)線電調(diào)制方案——一種使用Chirp的多符號(hào)各種來(lái)調(diào)制無(wú)線電信號(hào)的方法；
LORA技術(shù)也是指支持調(diào)制的系統(tǒng)，包括LORA的芯片和網(wǎng)關(guān)；
有時(shí)又是指物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的LORA通信網(wǎng)絡(luò)
從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，LORA芯片造價(jià)非常低廉，但是卻又擁有很高的接受靈敏度和低誤碼率（BER）。這也就意味著在低速的應(yīng)用場(chǎng)景中，使用LORA可以獲得比使用其它同等價(jià)格的無(wú)線電技術(shù)更遠(yuǎn)的
LoRaWAN是一個(gè)建立在LoRa之上的媒體訪問(wèn)控制(MAC)層協(xié)議，使用Semtech的LoRa調(diào)制方案構(gòu)建（LoRa只是一個(gè)物理層協(xié)議）。然而，LoRaWAN很少用于工業(yè)(私有網(wǎng)絡(luò))應(yīng)用場(chǎng)景，它更適合公共廣域網(wǎng)，因?yàn)樗行诺蓝颊{(diào)制到相同頻率；對(duì)于私有網(wǎng)絡(luò)，為了避免沖突，最好只有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行。
上圖是LoRaWAN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖，網(wǎng)絡(luò)中的所有網(wǎng)關(guān)都綁定到同一個(gè)服務(wù)器，服務(wù)器決定哪個(gè)網(wǎng)關(guān)應(yīng)該響應(yīng)傳輸。在一個(gè)大型網(wǎng)絡(luò)中，任何給定的傳輸通常都被多個(gè)接收器檢測(cè)到;然后服務(wù)器通知一個(gè)網(wǎng)關(guān)響應(yīng)，其它網(wǎng)關(guān)忽略傳輸。這個(gè)過(guò)程有助于避免上下行的沖突，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)網(wǎng)關(guān)在傳輸，而重疊的網(wǎng)關(guān)可以簡(jiǎn)單地偵聽(tīng)其它傳輸。
許多人沒(méi)有意識(shí)到的是，有一種方法可以在不使用LoRaWAN的情況下使用LoRaWAN的底層技術(shù)（也就是LoRa）。例如，Link Labs的Symphony Link在Semtech的芯片上使用了一個(gè)專有的MAC層，使其更適合需要將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安全地連接到云上的企業(yè)和工業(yè)客戶。除此之外，還有很多公司在其它協(xié)議中使用LoRa芯片。
從技術(shù)角度講，LoRa是一種獨(dú)特的調(diào)制方式。
Semtech射頻部件(SX1272、SX1276/7/8收發(fā)芯片)集成了LoRa調(diào)制技術(shù)（該技術(shù)為私有調(diào)制技術(shù)，目前技術(shù)細(xì)節(jié)尚未公開(kāi)），該技術(shù)被稱為調(diào)頻（FM）Chirp。LoRa的核心技術(shù)是使用分?jǐn)?shù)鎖相環(huán)(PLL)產(chǎn)生穩(wěn)定的Chirp信號(hào)。其它調(diào)制格式包括頻移鍵控(FSK)、相移鍵控(PSK)等。有一點(diǎn)很重要：LoRa本身并沒(méi)有描述物理(RF介質(zhì))層之上的系統(tǒng)功能。
首先看一下Chirp信號(hào)（這個(gè)詞來(lái)源于同名鳥(niǎo)類的叫聲的信號(hào)特點(diǎn)，對(duì)于信號(hào)處理來(lái)講也可稱作掃頻）。Chirp的特點(diǎn)是信號(hào)的頻率以一定的規(guī)律變化，而FSK的信號(hào)只會(huì)在兩個(gè)頻點(diǎn)切換。下圖是線性Chirp信號(hào)時(shí)域圖。
Semtech在2012年以500萬(wàn)美元收購(gòu)了法國(guó)Cycleo SAS，從而獲得了LoRa無(wú)線技術(shù)。
調(diào)制解調(diào)器在處理LoRa消息時(shí)能夠?qū)hirp信號(hào)進(jìn)行濾波，因此獲得額外的處理增益，提高接收靈敏度。為了“鎖定”LoRa信號(hào)，需要傳輸一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的“恒定Chirp”前導(dǎo)信號(hào)(見(jiàn)Figure 1)。這就是Lora的獨(dú)特之處——使用廉價(jià)的芯片和晶體可以獲得非常高的接收靈敏度。
這個(gè)前導(dǎo)信號(hào)可以設(shè)置為一個(gè)可變數(shù)量的“符號(hào)”，也就是Chirp的數(shù)量?？梢韵胂?，不同LoRa發(fā)射器的前導(dǎo)信號(hào)之間沒(méi)有任何選擇性，但是LoRa解調(diào)器可以監(jiān)聽(tīng)到在適當(dāng)?shù)念l率和Chirp變化速率下的恒定Chirp信號(hào)（不管它是否來(lái)自預(yù)定的系統(tǒng)）。一個(gè)LoRa接收系統(tǒng)在面對(duì)常規(guī)的功率干擾和LoRa干擾時(shí)的抗干擾性能是非常重要的，這也是Symphony Link的關(guān)鍵技術(shù)。
一旦LoRa調(diào)制解調(diào)器“鎖定”到前導(dǎo)信號(hào)，前導(dǎo)信號(hào)的結(jié)束由圖1中所示的“反向Chirp”發(fā)出。然后開(kāi)始數(shù)據(jù)傳輸，它有一系列的“符號(hào)”，這些符號(hào)的功能很像M-ARY FSK符號(hào)，但發(fā)生在Chirp上，見(jiàn)Figure 2。
LoRa的另一個(gè)強(qiáng)大功能是能夠解調(diào)幾個(gè)“正交”或同時(shí)發(fā)出的同頻信號(hào)，只要它們有不同的Chirp變化速率。在數(shù)據(jù)手冊(cè)中，LoRa Chirp變化速率被稱為擴(kuò)頻因子(Spread Factor)，擴(kuò)頻因子越高，Chirp變化越慢。Semtech的SX1301芯片支持這項(xiàng)功能，有能力同時(shí)解碼許多同時(shí)發(fā)出的LoRa Chirp，這項(xiàng)功能使得創(chuàng)建大型網(wǎng)絡(luò)成為可能。
建立這樣一個(gè)LoRa網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)需要大量的開(kāi)發(fā)。從LoRa到一個(gè)無(wú)線系統(tǒng)，就好比從一個(gè)BPSK無(wú)線芯片到一個(gè)WiFi網(wǎng)絡(luò)。大型網(wǎng)絡(luò)的OSI第2層及以上功能包括網(wǎng)關(guān)、中繼器、尋址、自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率、消息重試、消息確認(rèn)和大容量OFDM下行信號(hào)，這些功能是LoRaWAN和Symphony Link等系統(tǒng)的功能。
LoRa聯(lián)盟創(chuàng)立于2015年，旨在LoRa網(wǎng)絡(luò)MAC功能標(biāo)準(zhǔn)化。LoRa聯(lián)盟開(kāi)發(fā)了LoRaWAN協(xié)議，方便移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商使用未授權(quán)頻譜與網(wǎng)絡(luò)中的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通信。
下面列出了關(guān)于LoRaWAN的一些細(xì)節(jié)：
LoRaWAN是一個(gè)多訪問(wèn)協(xié)議的服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)，旨在減少大量端點(diǎn)的沖突。它需要一個(gè)服務(wù)器應(yīng)用程序在網(wǎng)絡(luò)連接上運(yùn)行MAC功能；
LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)通常采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中網(wǎng)關(guān)是在終端設(shè)備和后端中央網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器之間中繼消息的透明橋；
客戶邏輯構(gòu)建到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中；
它主要是為具有多個(gè)端點(diǎn)的僅上行應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的，或者只需要少量下行消息的應(yīng)用程序(受應(yīng)用程序或端點(diǎn)數(shù)量的限制)；
同一網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān)需要同步；
終端設(shè)備和網(wǎng)關(guān)之間的通信分布在不同的頻率和數(shù)據(jù)速率上。傳輸距離和數(shù)據(jù)速率之間需要權(quán)衡（也就是說(shuō)，傳輸距離越遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)速率越低）；
不同的數(shù)據(jù)速率互不干擾，并創(chuàng)建一組“虛擬”通道來(lái)增加網(wǎng)關(guān)的容量；
LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過(guò)自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率(ADR)方案管理每個(gè)終端設(shè)備的數(shù)據(jù)速率和RF輸出，該方案通常每24小時(shí)更新一次；
多層安全/加密(網(wǎng)絡(luò)級(jí)和應(yīng)用級(jí)的EUI64和設(shè)備特定的EUI128密鑰)；
AES CCM(128位)用于加密和身份驗(yàn)證；
工作范圍在發(fā)射時(shí)間占空比ETSI 1%和10%的范圍內(nèi)，工作在868波段；
根據(jù)草案，B類向下鏈路節(jié)點(diǎn)可以每1秒到128秒輪詢一次信標(biāo)(現(xiàn)在使用IBM的LMiC提供的工程原型)，信標(biāo)周期為128秒(2^n)，其中n為0到7；
天線分集，因?yàn)樗芯W(wǎng)關(guān)都監(jiān)聽(tīng)相同的上行信道。
一些公司正以有趣的方式使用全部LoRa技術(shù)和LoRaWAN技術(shù)。中國(guó)自行車共享公司OfO曾為其自行車配備LoRa設(shè)備和無(wú)線射頻技術(shù)，以確定自行車的位置，在中國(guó)180多個(gè)城市運(yùn)營(yíng)。
LoRa網(wǎng)絡(luò)利用率的另一個(gè)例子來(lái)自加州圣羅莎市的PNI傳感器公司。PNI使用基于LoRaWAN的無(wú)線連接來(lái)提供實(shí)時(shí)的城市停車數(shù)據(jù)，使司機(jī)更容易找到可用的停車位來(lái)進(jìn)行街內(nèi)外的公共和私人停車管理。其最終目標(biāo)是減少交通擁堵和碳排放，這些都是由于司機(jī)為了找到停車位而反復(fù)折返造成的。
許多行業(yè)正在利用開(kāi)放的LoRaWAN物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，包括農(nóng)業(yè)(用于灌溉/水位監(jiān)測(cè)和蟲(chóng)害控制)、公用事業(yè)(用于智能電表、照明和能源管理場(chǎng)景)和建筑施工(用于建筑門窗傳感器和建筑結(jié)構(gòu)健康應(yīng)用)。
也有很多公司做的是不基于LoRaWAN的LoRa網(wǎng)絡(luò)。
如果你想建立在運(yùn)營(yíng)商擁有和運(yùn)營(yíng)的公共網(wǎng)絡(luò)上，LORAWAN就是一個(gè)非常不錯(cuò)的選擇，在這個(gè)領(lǐng)域有很多硬件和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器提供服務(wù)，所以有很多的選擇也是一個(gè)非常大的優(yōu)勢(shì)。但是圍繞LORAWAN開(kāi)發(fā)和部署一個(gè)系統(tǒng)的過(guò)程相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，如果你在射頻協(xié)議或者無(wú)線系統(tǒng)和規(guī)劃方面沒(méi)有太多的專業(yè)知識(shí)或者經(jīng)驗(yàn)，這將是一個(gè)挑戰(zhàn)，你還需要考慮部署LORAWAN網(wǎng)絡(luò)是否能夠滿足需求。在一些情況下，使用自定義協(xié)議可能效果更好，你所要做的就是講數(shù)據(jù)發(fā)送到已經(jīng)編寫(xiě)好的節(jié)點(diǎn)，以便鏈接到云。
今天的分享就到這里啦，EBYTE每一天都致力于更好的助力物聯(lián)化、智能化、自動(dòng)化的發(fā)展，提升資源利用率，更多產(chǎn)品更多資料，感興趣的小伙伴可以登錄我們的億佰特官網(wǎng)和企業(yè)公眾號(hào)（微信號(hào)：cdebyte）進(jìn)行了解，也可以直接撥打400電話咨詢技術(shù)專員！
