由于耗電和成本等方面的問題，業界預測到2020年物聯網（IOT）500億個無線節點中只有不到10%的使用GSM技術。盡管電信運營商具有建設和管理這樣一個大規模網絡的最突出的優勢，但是需要一個遠距離，大容量的系統以鞏固在依靠電池供電的無線終端細分市場——無線傳感網、智能城市、智能電網、智能家居、安防設備和工業控制等方面的地位。對于物聯網來說，只有使用一種廣泛的技術，才可能使得電池供電的無線節點數量達到預計的規模。 LoRa 作為低功耗廣域網（LPWAN）的一種長距離通信技術，近些年受到越來越多的關注。 LoRa技術 LoRa 是LPWAN通信技術中的一種，是美國Semtech公司采用和推廣的一種基于擴頻技術的超遠距離無線傳輸方案。 是物理層或無線調制用于建立長距離通信鏈路。許多傳統的無線系統使用頻移鍵控（FSK）調制作為物理層，因為它是一種實現低功耗的非常有效的調制。 LoRa 是基于線性調頻擴頻調制，它保持了像 FSK 調制相同的低功耗特性，但明顯地增加了通信距離。 LoRa 技術本身擁有超高的接收靈敏度（RSSI）和超強信噪比（SNR） 。此外使用跳頻技術，通過偽隨機碼序列進行頻移鍵控，使載波頻率不斷跳變而擴展頻譜，防止定頻干擾。 目前，LoRa 主要在全球免費頻段運行，包括433、868、915 MHz等。 LoRa的最大特點就是： 傳輸距離遠 工作功耗低 組網節點多 LoRa網絡架構 在網狀網絡中， 個別終端節點轉發其他節點的信息， 以增加網絡的通信距離和網絡區域規模大小。雖然這增加了范圍，但也增加了復雜性，降低了網絡容量，并降低了電池壽命，因節點接受和轉發來自其他節點的可能與其不相關的信息。 當實現長距離連接時， 長距離星型架構最有意義的是保護了電池壽命。 如果把網關安裝在現有移動通信基站的位置，發射功率 20dBm， （100mW） ，那么在高建筑密集的城市環境可以覆蓋 2 公里左右，而在密度較低的郊區，覆蓋范圍可達 10 公里。該網關/集中器還包含 MAC 層協議，對于高層它是透明的。 LoRa網絡主要由終端（可內置LoRa模塊）、網關（或稱基站）、網絡服務器以及應用服務器組成。應用數據可雙向傳輸。 LoRaWAN網絡架構是一個典型的星形拓撲結構，在這個網絡架構中，LoRa網關是一個透明傳輸的中繼，連接終端設備和后端中央服務器。終端設備采用單跳與一個或多個網關通信。所有的節點與網關間均是雙向通信。 LoRa終端設備 LoRa的終端節點可能是各種設備，比如水表氣表、煙霧報警器、寵物跟蹤器等。這些節點通過LoRa無線通信首先與LoRa網關連接，再通過3G網絡或者以太網絡，連接到網絡服務器中。網關與網絡服務器之間通過TCP/IP協議通信。 LoRa網絡將終端設備劃分成A/B/C三類： Class A：雙向通信終端設備。這一類的終端設備允許雙向通信，每一個終端設備上行傳輸會伴隨著兩個下行接收窗口。終端設備的傳輸時隙是基于其自身通信需求，其微調基于ALOHA協議。 Class A設備的功耗最低，基站下行通信只能在終端上行通信之后 Class B：具有預設接收時隙的雙向通信終端設備。這一類的終端設備會在預設時間中開放多余的接收窗口，為了達到這一目的，終端設備會同步從網關接收一個Beacon，通過Beacon將基站與模塊的時間進行同步。 Class B終端可以使基站知道終端正在接收數據 Class C：具有最大接收窗口的雙向通信終端設備。這一類的終端設備持續開放接收窗口，只在傳輸時關閉。 Class C設備擁有最長的接收窗口，也最耗電 LoRa聯盟 LoRa聯盟是2015年3月Semtech牽頭成立的一個開放的、非盈利的組織，發起成員還有法國Actility，中國AUGTEK和荷蘭皇家電信kpn等企業。不到一年時間，聯盟已經發展成員公司150余家，其中不乏IBM、思科、法國Orange等重量級產商。 產業鏈（終端硬件產商、芯片產商、模塊網關產商、軟件廠商、系統集成商、網絡運營商）中的每一環均有大量的企業，這種技術的開放性，競爭與合作的充分性都促使了LoRa的快速發展與生態繁盛。 LoRaWAN協議 LoRaWAN是 LoRa聯盟推出的一個基于開源的MAC層協議的低功耗廣域網（Low Power Wide Area Network, LPWAN）標準。這一技術可以為電池供電的無線設備提供局域、全國或全球的網絡。LoRaWAN瞄準的是物聯網中的一些核心需求，如安全雙向通訊、移動通訊和靜態位置識別等服務。該技術無需本地復雜配置，就可以讓智能設備間實現無縫對接互操作，給物聯網領域的用戶、開發者和企業自由操作權限。 LoRa 對比 NB-IoT 我們在之前的文章中介紹過NB-IoT，同時作為物聯網無線通信技術，NB-IoT和LoRa兩種技術具有不同的技術和商業特性，所以在應用場景方面會有不同。 目前從產業的發展來看，已經形成了由芯片、模組、終端、通訊設備、平臺、運營商和應用這七大環節組成的完整產業鏈，將NB-IoT和LoRa做下對比： 頻段，服務質量和成本 LoRa工作在1GHz以下的非授權頻段，故在應用時不需要額外付費。NB-IoT和蜂窩通信使用1GHz以下的授權頻段。處于500MHz和1GHz之間的頻段對于遠距離通信是最優的選擇，因為天線的實際尺寸和效率是具有相當優勢的。 LoRaWAN使用免費的非授權頻段，并且是異步通信協議，對于電池供電和低成本是最佳的選擇。LoRa 和 LoRaWAN 協議，在處理干擾、網絡重疊、可伸縮性等方面具有獨特的特性，但卻不能提供像蜂窩協議一樣的服務質量（QoS）。 據悉授權的Sub-GHz頻段的競拍，每MHz價格超過5億美金。蜂窩網絡和NB-IoT出于對服務質量（QoS）的考慮，并不能提供類似LoRa一樣的電池壽命。由于QoS和高昂的頻段使用費，需要確保QoS的應用場景推薦使用蜂窩網絡和NB-IoT，而低成本和大量連接是首選項的話LoRa是不錯的選擇，如下圖。