LoRa組網(wǎng)結構

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LoRa的最大特點是創(chuàng)建長距離通訊連接的物理層或無線調(diào)制， 它基于CSS調(diào)制技術（Chirp Spread Spectrum）。相較于傳統(tǒng)的ASK、FSK等調(diào)制技術，LoRa能極大地增加通訊范圍，且CSS具有傳輸距離遠、抗干擾性強等特點。

LoRa和LoRaWAN相比于其他標準通訊技術有著更好的鏈路預算，單個網(wǎng)關或者基站可以覆蓋整座很大范圍，同時也取決于所使用位置的環(huán)境和干擾情況。

LoRa是專門設計用于物聯(lián)網(wǎng)無線傳輸?shù)牧餍屑夹g之一，LoRa網(wǎng)絡規(guī)范有LoRa物理層技術和LoRAWAN開放層協(xié)議。

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協(xié)議層次

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LoRa整個網(wǎng)絡協(xié)議層次如下：

Application，MAC，Modulation，其中Application為應用層，用戶自定義的基于LoRaWAN技術的應用程序、軟件接口等

常見的LoRaWAN協(xié)議即為LoRaMAC協(xié)議，協(xié)議定義的終端類型有ClassA、ClassB、ClassC三種類型。

ClassA終端先發(fā)送，在發(fā)送后開啟一段時間的接收窗口，終端只有在發(fā)送后才可以接收。也就是說上行沒有限制，下行的數(shù)據(jù)只有在上行包發(fā)送上來的時候終端才可以接收到。ClassB?:終端和服務器協(xié)商好接收的窗口開啟的時間以及何時開啟，然后再約定的時間進行接收，可以一次接收多個包。

ClassC：終端在發(fā)送以外的其他時間都開啟接收窗口。更耗能，但通訊延時最低。

物理層：物理層主要負責物理信道承載、信號收發(fā)、調(diào)制解調(diào)，全球不同地區(qū)的工作頻段不同，LoRa的設計使用ISM,亦即非授權免費頻段。

LoRa整體網(wǎng)絡結構分為終端、網(wǎng)關、網(wǎng)絡服務、應用服務幾個功能，一般LoRa終端和網(wǎng)關之間可以同過LoRa無線技術進行數(shù)據(jù)傳輸，而網(wǎng)關和核心網(wǎng)或廣域網(wǎng)之間的交互可以通過TCP/IP協(xié)議，當然可以是有線連接的以太網(wǎng)，亦可以為3G/4G類的無線連接。為了保證數(shù)據(jù)的安全性、可靠性，LoRaWAN采用了長度為128比特的對稱加密算法AES進行完整性保護和數(shù)據(jù)加密。

LoRaWAN中Server模塊可以細分為Join server、Application server和Network Server，只是按照功能來劃分，實際中可以是一個物理整體。Join Server用于終端設備的請求網(wǎng)絡服務能力時的激活流程，Netwrok Server負責和網(wǎng)關及終端的MAC數(shù)據(jù)交互，Application Server為應用層服務端。規(guī)范提供的參考網(wǎng)絡模型如下

roaming場景

與NB-IoT效果對比

LoRa工作在1GHz以下的非授權頻段，故在應用時不需要額外付費。NB-IoT和蜂窩通信使用1GHz以下的授權頻段。處于500MHz和1GHz之間的頻段對于遠距離通信是最優(yōu)的選擇，因為天線的實際尺寸和效率是具有相當優(yōu)勢的。LoRaWAN使用免費的非授權頻段，并且是異步通信協(xié)議，對于電池供電和低成本是最佳的選擇。LoRa?和?LoRaWAN?協(xié)議，在處理干擾、網(wǎng)絡重疊、可伸縮性等方面具有獨特的特性，但卻不能提供像蜂窩協(xié)議一樣的服務質(zhì)量（QoS）。據(jù)悉授權的Sub-GHz頻段的競拍，每MHz價格不菲。蜂窩網(wǎng)絡和NB-IoT出于對服務質(zhì)量（QoS）的考慮，并不能提供類似LoRa一樣的電池壽命。由于QoS和高昂的頻段使用費，需要確保QoS的應用場景推薦使用蜂窩網(wǎng)絡和NB-IoT，而低成本和大量連接是首選項，則LoRa是不錯的選擇。