如何實(shí)現(xiàn)低功耗、長距離、高可靠的物聯(lián)網(wǎng)通信

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的無線技術(shù)，有運(yùn)營商廣域網(wǎng)的GPRS、3G、4G等，還有局域網(wǎng)短距離的ZigBee、Wi-Fi、藍(lán)牙。雖然這些無線技術(shù)本身已經(jīng)成熟，但是在長距離和低功耗兩者之間只能二選一。

LoRa即Long Range Radio，直譯過來就是遠(yuǎn)距離無線電，它是由Semtech公司創(chuàng)建的低功耗局域網(wǎng)無線標(biāo)準(zhǔn)，一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無線傳輸技術(shù)，它最大特點(diǎn)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(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)的無線射頻通信距離擴(kuò)大3-5倍。

LoRa發(fā)展里程碑

2012年：Semtech通過收購Cycleo獲得LoRa技術(shù)

2013年：Semtech發(fā)布了第一款LoRa芯片產(chǎn)品

2015年：LoRa聯(lián)盟（LoRa Alliance）成立，并推出LoRaWAN 標(biāo)準(zhǔn)，逐漸形成了廣泛的產(chǎn)業(yè)生態(tài)

2018年：Semtech收購了TrackNet，為資產(chǎn)追蹤類產(chǎn)品打下了技術(shù)基礎(chǔ)

2019年：Semtech推出首個LoRa CloudTM服務(wù)平臺

2020年：Semtech發(fā)布了LoRa EdgeTM 地理定位平臺

2021年：LoRaWAN被國際電信聯(lián)盟（ITU-T）正式批準(zhǔn)為低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)（LPWAN）的全球通信標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)志著其從物聯(lián)網(wǎng)事實(shí)性標(biāo)準(zhǔn)變成真正的國際標(biāo)準(zhǔn)

2022年：Semtech推出了LoRa Edge LR1120芯片組，提供多頻段LoRa和長距離跳頻擴(kuò)頻（LR-FHSS）通信

LoRa技術(shù)概述

LoRa常采用星狀網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)關(guān)星狀連接終端節(jié)點(diǎn)，但終端節(jié)點(diǎn)并不綁定唯一網(wǎng)關(guān)，相反，終端節(jié)點(diǎn)的上行數(shù)據(jù)可發(fā)送給多個網(wǎng)關(guān)。理論上來說，用戶可以通過Mesh、點(diǎn)對點(diǎn)或者星形的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和架構(gòu)實(shí)現(xiàn)靈活組網(wǎng)。

LoRa主要在全球免費(fèi)頻段運(yùn)行（即非授權(quán)頻段），包括433MHz、470MHz、868MHz、915MHz等。LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架由終端節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器四部分組成，應(yīng)用數(shù)據(jù)可雙向傳輸。

LoRa是創(chuàng)建長距離通信連接的物理層無線調(diào)制技術(shù)，屬于線性調(diào)制擴(kuò)頻技術(shù)（Chirp Spread Spectrum，CSS）的一種，也叫寬帶線性調(diào)頻（Chirp Modulation）技術(shù)。相較于傳統(tǒng)的FSK技術(shù)以及其他穩(wěn)定性和安全性不足的短距離射頻技術(shù)，LoRa在保持低功耗的同時極大地增加了通信范圍，且CSS技術(shù)數(shù)十年已經(jīng)廣受軍事和空間通信所采用，具有傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。

LoRa的技術(shù)特點(diǎn)

遠(yuǎn)距離：最遠(yuǎn)15公里的傳輸距離；

低功耗：一顆鈕扣電池可以讓感測節(jié)點(diǎn)運(yùn)作1年；

低成本：免牌照的頻段，基礎(chǔ)設(shè)施、節(jié)點(diǎn)/終端成本低；

易部署：基礎(chǔ)設(shè)施以及節(jié)點(diǎn)或終端的低成本讓網(wǎng)絡(luò)建設(shè)運(yùn)維較為容易。

LoRa應(yīng)用

智慧停車

LoRa技術(shù)因其靈活部署的特點(diǎn)可以節(jié)省大量施工成本，同時一個LoRa網(wǎng)關(guān)可管理數(shù)百個車位的LoRa傳感器，實(shí)時監(jiān)控車位使用情況。

物流追蹤

追蹤或者定位市場的一個重要的需求就是終端的電池使用壽命。物流追蹤可以作為混合型部署的實(shí)際案例。物流企業(yè)可以根據(jù)定位的需要在場所部網(wǎng)，LoRa可以提供這樣的便捷部署方案。

智慧農(nóng)業(yè)

對農(nóng)業(yè)來說，低功耗低成本的傳感器是迫切需要的。溫度、濕度、鹽堿度等傳感器的應(yīng)用對于農(nóng)業(yè)提高產(chǎn)量、減少水資源的消耗等有重要的意義。這些傳感器需要定期地上傳數(shù)據(jù)，而且很多偏遠(yuǎn)的農(nóng)場或者耕地并沒有覆蓋蜂窩網(wǎng)絡(luò)更不用說4G/LTE了，而LoRa十分適用于這樣的場景。