干貨分享：深度解析LORA無線通信技術(shù)

　　物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展對(duì)通信技術(shù)提出了更高的要求，尤其是對(duì)于具有低寬帶、低功耗、遠(yuǎn)距離、大量連接的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的無線通信技術(shù)LPWAN(低功耗廣域網(wǎng))，而其中的代表就是LORA和NB-IOT，NB-IOT在之前的文章中有詳細(xì)的解析，今天我們重點(diǎn)講講LORA。

　　LORA是什么?

　　LORA是LPWAN通信技術(shù)的一種，是美國(guó)Semtech公司采用和推廣的一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無線傳輸方案，這一方案改變了以往關(guān)于傳輸距離與功耗的折中考慮方式，為用戶提供一種簡(jiǎn)單的能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、長(zhǎng)電池壽命、大容量的系統(tǒng)，進(jìn)而擴(kuò)展傳感網(wǎng)絡(luò)。目前LORA主要在全球免費(fèi)頻段運(yùn)行，包括433868915MHz等。

　　LORA的特點(diǎn)

　　具有遠(yuǎn)距離、低功耗(電池壽命長(zhǎng))、多節(jié)點(diǎn)、低成本的特性。

　　LORAWAN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　LORAWAN網(wǎng)絡(luò)主要由終端(可內(nèi)置LORA模塊)、網(wǎng)關(guān)(或基站)、Server和云四部分組成。

　　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)通明的中繼，連接前端終端設(shè)備和后端中央服務(wù)器。網(wǎng)關(guān)服務(wù)器通過標(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)均為雙向通信。

　　可以看到一個(gè)LORAWAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中包含了終端、基站、NS、應(yīng)用服務(wù)器這四部分，基站和終端之間采用星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，由于LORA的長(zhǎng)距離特性，它們之間得以使用單跳傳輸。在終端部分官方列出了六個(gè)典型應(yīng)用，你會(huì)發(fā)現(xiàn)終端節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)發(fā)給多個(gè)基站，基站則對(duì)NS和終端之間的LORAWAN協(xié)議數(shù)據(jù)做轉(zhuǎn)發(fā)處理，將LORAWAN數(shù)據(jù)分別承載在了LORA射頻傳輸和TCP/IP上。

　　LORA的優(yōu)勢(shì)

　　1.改善了接收的靈敏度，降低了功耗

　　高達(dá)157db的鏈路預(yù)算使其通信距離可達(dá)15公里(與環(huán)境有關(guān))。其接受電流僅10mA，睡眠電流200nA，這使得電池的使用壽命得到延長(zhǎng)。

　　2.基于該技術(shù)的網(wǎng)關(guān)/集中器支持多信道多數(shù)據(jù)的并行處理，系統(tǒng)容量大

　　如LORAWAN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖所示，網(wǎng)關(guān)是節(jié)點(diǎn)與IP網(wǎng)絡(luò)之間的橋梁(通過2G/3G/4G或者Ethernet)。每個(gè)網(wǎng)關(guān)每天可以處理500萬(wàn)次各節(jié)點(diǎn)之間的通信(假設(shè)每次發(fā)送10Bytes，網(wǎng)絡(luò)占用率10%)，如果把網(wǎng)關(guān)安裝在現(xiàn)有移動(dòng)通信基站的位置，發(fā)射功率20dB(100mW)，那么在建筑密集的城市環(huán)境可以覆蓋2公里左右，而在密度較低的郊區(qū)，覆蓋范圍可達(dá)10公里。

　　3.基于終端和集中器/網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)可以支持測(cè)距和定位

　　LORA對(duì)距離的測(cè)量是基于信號(hào)的空中傳輸時(shí)間而非傳統(tǒng)的RSSI。而定位則基于多點(diǎn)(網(wǎng)關(guān))對(duì)一點(diǎn)(節(jié)點(diǎn))的空間傳輸時(shí)間差的測(cè)量。其定位精度可達(dá)5m(假設(shè)10Km的范圍)。

　　這些關(guān)鍵特征使得LORA技術(shù)非常適用于要求低功耗、距離遠(yuǎn)、大量連接以及定位跟蹤等的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如智能抄表、智能停車、車輛追蹤、寵物跟蹤、智慧農(nóng)業(yè)、智慧工業(yè)、智慧城市、智慧社區(qū)等應(yīng)用和領(lǐng)域。

　　LORA與NB-IOT之間的糾葛

　　隨著NB-IOT標(biāo)準(zhǔn)的興起，備受矚目的NB-IOT規(guī)模化商用的基礎(chǔ)終于落實(shí)，而作為同是低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)之一的LORA更是一度為傳出“NB-IOT將導(dǎo)致LORA消亡”的觀點(diǎn)。

　　而事實(shí)真是如此嗎?

　　從技術(shù)上看，兩者之間并沒有太大的優(yōu)劣之分，從應(yīng)用范圍上來看，兩者其實(shí)很多都是一樣的，區(qū)別在于：NB-IOT采用的是運(yùn)用商統(tǒng)一部署覆蓋全國(guó)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行收費(fèi)運(yùn)營(yíng)的方式，而LORA則可以讓企業(yè)搭建屬于自己的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)。雖然NB-IOT受到了運(yùn)營(yíng)商的強(qiáng)力支持，但是這并不代表LORA就會(huì)被輕易取代。

　　LORA相對(duì)NB-IOT的好吃就是已經(jīng)有成熟的商用，而NB-IOT才剛剛開始，LORA和NB-IOT雖然在應(yīng)用上可能會(huì)有很多的重疊，不過NB-IOT是由運(yùn)營(yíng)商來主導(dǎo)，要用到運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)，需要先將數(shù)據(jù)提交到運(yùn)營(yíng)商那里，許多企業(yè)或許不愿意把自己的數(shù)據(jù)給別人，所以這些企業(yè)會(huì)選擇部署自己的私有物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。