LoRa是由Semtech公司提供的超長(zhǎng)距離、低功耗的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。Semtech公司和多家業(yè)界領(lǐng)先的企業(yè)，如Cisco、IBM及Microchip發(fā)起建立了LoRa（Long Range，廣距離）聯(lián)盟，致力于推廣其聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)LoRaWAN技術(shù)，以滿足各種需要廣域覆蓋和低功耗的M2M設(shè)備應(yīng)用要求。目前LoRaWAN已有成員150多家，我國(guó)中興等多家公司也參與其中，并且在歐洲數(shù)個(gè)國(guó)家進(jìn)行了商業(yè)部署，國(guó)內(nèi)也在抄表、石油生產(chǎn)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域獲得了應(yīng)用。

　　LoRa的技術(shù)特點(diǎn)

　　LoRa的物理層和MAC層設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了對(duì)物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)業(yè)務(wù)需求的考慮。LoRa物理層利用擴(kuò)頻技術(shù)可以提高接收機(jī)靈敏度，同時(shí)終端可以工作于不同的工作模式，以滿足不同應(yīng)用的省電需求。

　　LoRa網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中包括應(yīng)用終端、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和業(yè)務(wù)服務(wù)器等。其中，應(yīng)用終端節(jié)點(diǎn)完成物理層、MAC層和應(yīng)用層的實(shí)現(xiàn)：網(wǎng)關(guān)完成空口物理層的處理；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器負(fù)責(zé)進(jìn)行MAC層處理，包括自適應(yīng)速率選擇、網(wǎng)關(guān)管理和選擇、MAC層模式加載等；應(yīng)用服務(wù)器從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器獲取應(yīng)用數(shù)據(jù)，進(jìn)行應(yīng)用狀態(tài)展示、即時(shí)告警等。MAC層可遵循聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)的 LORaWAN協(xié)議，也可以遵循各廠商制定的MAC協(xié)議。

　　LoRa物理層和MAC層設(shè)計(jì)

　　LoRa為半雙工系統(tǒng)上行、下行工作在同一頻段。目前國(guó)內(nèi)單芯片支持的LoRa系統(tǒng)帶寬為2 Mbps，包括8個(gè)固定帶寬為125 kbps的信道，每個(gè)固定帶寬的信道之間需要125 kHz的保護(hù)帶，則至少需要2 Mbps系統(tǒng)帶寬。每個(gè)信道支持6種擴(kuò)頻因子SF7～SF12，擴(kuò)頻因子加1則增加2.5dB的接收機(jī)靈敏度。

　　終端采用隨機(jī)信道選擇方式進(jìn)行干擾規(guī)避，每次終端在進(jìn)行上行數(shù)據(jù)發(fā)送或者數(shù)據(jù)重發(fā)時(shí)，都會(huì)在8個(gè)信道中隨機(jī)選擇一個(gè)信道進(jìn)行。終端和網(wǎng)關(guān)的通信可選用不同的速率，即不同的SF，速率的選擇需要權(quán)衡通信距離或信號(hào)強(qiáng)度、消息發(fā)送時(shí)間等因素，使得終端獲取最大的電池壽命并使網(wǎng)關(guān)容量最大化。當(dāng)鏈路環(huán)境好時(shí)，可以使用較低的擴(kuò)頻因子，即較大的數(shù)據(jù)速率：而當(dāng)終端遠(yuǎn)離網(wǎng)關(guān)、鏈路環(huán)境較差時(shí)，可以增大擴(kuò)頻因子以獲取更高的靈敏度，但同時(shí)數(shù)據(jù)速率會(huì)降低。對(duì)于125 kbps固定帶寬的信道而言，數(shù)據(jù)速率為250 bps～5 kbps，可以在一個(gè)相當(dāng)大的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。

　　終端工作模式

　　LoRa設(shè)計(jì)終端有三種不同的模式，即Class A、Class B和Class C，但一段時(shí)間內(nèi)終端只能工作于一個(gè)模式，每種模式可由軟件進(jìn)行加載。不同的模式適用于不同的業(yè)務(wù)模型和省電模式，目前廣泛使用的是Class A類工作模式，以適應(yīng)loT應(yīng)用的省電需求。

　　Class A（雙向終端設(shè)備）：A類終端設(shè)備提供雙向通信，但不能進(jìn)行主動(dòng)的下行發(fā)送。每個(gè)終端的發(fā)送過(guò)程會(huì)跟隨兩次很短的下行接收窗口，下行發(fā)送時(shí)隙是根據(jù)終端需要和很小的隨機(jī)量決定的，因此A類終端最省電。

　　Class B（支持下行時(shí)隙調(diào)度的雙向終端）：B類終端兼容A類終端，并且支持接收下行信標(biāo)（Beacon）信號(hào)以保持和網(wǎng)絡(luò)的同步，以便在下行調(diào)度的時(shí)間上進(jìn)行信息監(jiān)聽，因此功耗會(huì)大于A類終端。

　　Class C（最大接收時(shí)隙的雙向終端）：C類終端僅在發(fā)射數(shù)據(jù)的時(shí)刻停止下行接收窗口適用于大量下行數(shù)據(jù)的應(yīng)用。與A類和B類終端相比，C類終端最耗電，但對(duì)于服務(wù)器到終端的業(yè)務(wù)，C類模式的時(shí)延最小。