LoRa無線技術(shù)介紹

什么是LoRa

　　LoRa是semtech公司創(chuàng)建的低功耗局域網(wǎng)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(xiàn)了低功耗和遠距離的統(tǒng)一，它在同樣的功耗下比傳統(tǒng)的無線射頻通信距離擴大3-5倍。

LoRa的特性

　　傳輸距離：城鎮(zhèn)可達2-5 Km，郊區(qū)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(diào)制方式：基于擴頻技術(shù)，線性調(diào)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(shù)。

　　容量：一個LoRa網(wǎng)關(guān)可以連接上千上萬個LoRa節(jié)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(xié)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(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　這張圖片是LoRaWan的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖，左邊是各種應(yīng)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(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換協(xié)議，把LoRa傳感器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為TCP/IP的格式發(fā)送到Internet上。LoRa網(wǎng)關(guān)用于遠距離星型架構(gòu)，是多信道、多調(diào)制收發(fā)、可多信道同時解調(diào)。由于LoRa的特性可以同一信道上同時多信號解調(diào)。網(wǎng)關(guān)使用不同于終端節(jié)點的RF器件，具有更高的容量，作為一個透明網(wǎng)橋在終端設(shè)備和中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器間中繼消息。網(wǎng)關(guān)通過標準IP連接連接到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，終端設(shè)備使用單播的無線通信報文到一個或多個網(wǎng)關(guān)。

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

Lora物理幀結(jié)構(gòu)

　　LoRa的報文分為上行和下行。上行是從傳感器到LoRa網(wǎng)關(guān)的，下行是LoRa網(wǎng)關(guān)到傳感器的，僅僅作為回復(fù)。

上行報文

　　上圖是上行報文，包括一個前導(dǎo)碼，包頭和包頭的CRC值，后面是數(shù)據(jù)，最后是CRC校驗。

下行報文