LoRa無(wú)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(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，低功耗一般很難覆蓋遠(yuǎn)距離，遠(yuǎn)距離一般功耗高，要想馬兒不吃草還要跑得遠(yuǎn)，好像難以辦到。LoRa的名字就是遠(yuǎn)距離無(wú)線電（Long Range Radio），它最大特點(diǎn)就是在同樣的功耗條件下比其他無(wú)線方式傳播的距離更遠(yuǎn)，實(shí)現(xiàn)了低功耗和遠(yuǎn)距離的統(tǒng)一，它在同樣的功耗下比傳統(tǒng)的無(wú)線射頻通信距離擴(kuò)大3-5倍。

LoRa的特性

　　傳輸距離：城鎮(zhèn)可達(dá)2-5 Km，郊區(qū)可達(dá)15 Km。

　　工作頻率：ISM頻段包括433、868、915 MH等。

　　標(biāo)準(zhǔn)：IEEE 802.15.4g。

　　調(diào)制方式：基于擴(kuò)頻技術(shù)，線性調(diào)制擴(kuò)頻（CSS）的一個(gè)變種，具有前向糾錯(cuò)（FEC）能力，semtech公司私有專利技術(shù)。

　　容量：一個(gè)LoRa網(wǎng)關(guān)可以連接上千上萬(wàn)個(gè)LoRa節(jié)點(diǎn)。

　　電池壽命：長(zhǎng)達(dá)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(zhǎng)，這很像一個(gè)人挑東西，挑的多走不太遠(yuǎn)，少了可以走遠(yuǎn)。

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(gè)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(dòng)販賣機(jī)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(yuǎn)距離星型架構(gòu)，是多信道、多調(diào)制收發(fā)、可多信道同時(shí)解調(diào)。由于LoRa的特性可以同一信道上同時(shí)多信號(hào)解調(diào)。網(wǎng)關(guān)使用不同于終端節(jié)點(diǎn)的RF器件，具有更高的容量，作為一個(gè)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(guò)標(biāo)準(zhǔn)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(wú)線通信報(bào)文到一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)關(guān)。

　　其實(shí)LoRaWan并不是一個(gè)完整的通信協(xié)議，因?yàn)樗欢x了物理層和鏈路層，網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層沒(méi)有，功能也并不完善，沒(méi)有漫游，沒(méi)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(bào)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(bào)文

　　上圖是上行報(bào)文，包括一個(gè)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(yàn)。

下行報(bào)文