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  什麽是LoRa技術

  LoRa是一種專用于遠距離低功耗的無線通信技術,其調制方式相對于其他通信方式大大增加了通信距離，可廣泛應用于各種場合的遠距離低速率物聯網無線通信領域。比如自動抄表、樓宇自動化設備、無線安防系統、工業監視與控制等。具有體積小、功耗低、傳輸距離遠、抗幹擾能力強等特點，可根據實際應用情況對天線增益進行調節。

  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網關是一個透明的中繼，連接終端設備和服務器。網關與服務器通過標准IP連接，而終端設備采用單跳與一個或多個網關通信，所有的節點均是雙向通信。

  LoRa網關和模塊間以星形網方式組網，而LoRa模塊間理論上可以點對點輪詢的方式組網，但是點對點輪詢效率要遠遠低于星形網。網關可以實現多通道並行接收,同時處理多路信號，這大大增加了網絡容量。采用Lora也可以實現測距和定位。LPWAN的電池使用壽命較長，對于那些需要發送少量數據的傳感器和應用而言是真正做到了低功耗。

  定位和測距

  LoRa測量距離是根據傳輸信號的空中傳輸時間而不是接收信號強度RSSI值，定位則可根據多點(網關)對一點(終端)的空中傳輸時間差的測量。其定位精度可達5m。

  LoRa的頻段選擇

  按理论来说，可以使用150 MHz 到 1 GHz频段中的任何频率。但是Semtech的LoRa芯片并不是所有的sub-GHz的频段都可以使用，在常用频段(如433MHz，470MHz~510MHz，780MHz以及欧美常用的868MHz和915MHz都属于常用频段)以外的一些频率并不能很好的支持。AUGTEK主导LoRaWAN 470~510MHz协议标准的制定，目前在中国提供470-510MHz频段网关。

  LoRa的優勢

  主要體現在以下幾個方面：

  1、大大的改善了接收的靈敏度，降低了功耗。

  高達157db的鏈路預算使其通信距離可達15公裏(與環境有關)。其接收電流僅10mA，睡眠電流200nA，這大大延遲了電池的使用壽命。

  2、基于該技術的網關/集中器支持多信道多數據速率的並行處理，系統容量大。

  如圖2所示，網關是節點與IP網絡之間的橋梁(通過2G/3G/4G或者Ethernet)。每個網關每天可以處理500萬次各節點之間的通信(假設每次發送10Bytes，網絡占用率10%)。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)，那麽在建築密集的城市環境可以覆蓋2公裏左右，而在密度較低的郊區，覆蓋範圍可達10公裏。

  3、基于終端和集中器/網關的系統可以支持測距和定位。

  LoRa对距离的测量是基于信号的空中传输时间而非传统的RSSI(Received Signal Sterngth Ind-ication)，而定位则基于多点(网关)对一点(节点)的空中传输时间差的测量。其定位精度可达5m(假设10km的范围)。

  这些关键特征使得 LoRa技术非常适用于要求功耗低、距离远、大量连接以及定位跟踪等的物联网应用，如智能抄表、智能停车、车辆追踪、宠物跟踪、智慧農業、智慧工业、智慧城市、智慧社区等等应用和领域。

  LoRa網關

  LoRa網關位处LoRa星形网络的核心位置，是终端和服务器(Server)间的信息桥梁，是多信道的收发机。LoRa網關有时又被称为LoRa基站或LoRa集中器，虽然定义不同，但其实是同一含义。

  LoRa網關使用不同的扩频因子，不同的扩频因子两两正交因而理论上可以在同一信道中对多条不同扩频因子的信号进行解调。网关与网络服务器间通过标准IP进行连接，终端通过单跳与一个或多个网关进行通讯，所有的终端通讯都是双向通讯，同时也支持软件远程升级等。以下几个网关的几个重要的特点：

  (1)網關的分類：目前來說，定義不同，網關類型也不同。

  例如，

  按照應用場景不同可分爲爲室內型網關和室外型網關;

  按照通訊方式不同可分爲全雙工網關和半雙工網關;

  而按照設計標准不同可分爲完全符合LoRaWAN協議網關和不完全符合LoRaWAN協議網關。

  AUGTEK新一代网关为室外型，全双工，并且完全符合LoRaWAN协议。完全符合LoRaWAN协议的LoRa網關及LoRa终端能够实现互联互通，这具有很大意义。

  (2)網關的容量：網關容量是指在一定時間內網關接收數據包數量的能力。理論上來說，單個SX1301芯片擁有8個信道，在完全符合LoRaWAN協議的情況下最多每天能接收1500萬個數據包。如果某應用發包頻率爲1包/小時，單個SX1301芯片構成的網關能接入62500個終端節點。當然，這只是一個理論值，網關接入終端數量最終還是與網關信道數量、終端發包頻率、發包字節數和擴頻因子息息相關。

  (3)网关接入点决定因素：LoRa網關接入的节点数取决于LoRa網關所能提供的信道资源以及单个LoRa终端占用的信道资源。LoRa網關如果采用Semtech标准参考设计，网关采用SX1301芯片，那么信道数是固定的8个上行信道1个下行信道。物理信道数确定了， LoRa網關所能提供的信道资源也就确定了。(网关设计不同，信道数不同，AUGTEK网关能实现8个上行，4个下行。)单个LoRa终端占用的信道资源与终端占用信道的时间一致，也就与终端的发包频率、发包字节数以及LoRa终端的扩频因子息息相关。当LoRa终端的发包频率和发包字节数上升，该终端占据信道收发的时间就会增加，就占用了更多的信道资源。而当LoRa终端采用更大的扩频因子时，信号可以传的更远，但是代价是传递单位字节的信息会花费更多的时间。

  除了網關外，我們也需要關注LoRa終端：LoRa終端是LoRa網絡的組成部分，一般由LoRa模塊和傳感器等器件組成。LoRa終端可使用電池供電，能夠遠程定位。每一個符合LoRaWAN協議的終端都能與符合LoRaWAN的網關直接通訊，從而實現互聯互通。