物聯網(IoT)是指數百萬設備連接到互聯網，收集、監控和提供數據。目前，物聯網由各種松散連接的網絡組成，每個網絡解決特定的問題。例如，在一棟辦公樓中，可以實施多個基于LoRaWAN的物聯網解決方案，例如一個用于控制空調，另一個用于加熱系統、照明、安全和其他物聯網應用。由于這些物聯網網絡使用的各種標準，將它們合并到一個網絡中并不是一件簡單的任務。

　　低功耗廣域網(LPWAN)技術能夠支持廣泛的物聯網用例。盡管存在各種LPWAN選項，但LoRa技術及其網絡架構LoRaWAN是目前最廣泛采用的。LoRa在物理層提供多種通信設置，包括帶寬、擴頻因子、編碼速率和傳輸頻率。這些設置會影響通信范圍、可靠性和可傳輸的數據量。

　　LoRa在物理層提供多種通信設置，包括帶寬、擴頻因子、編碼速率和傳輸頻率——TEKTELIC通信公司

　　LoRa和LoRaWAN網絡有什么區別?

　　LPWAN(低功耗廣域網)是一種無線廣域網技術，可以在較長的范圍內將低帶寬、電池供電的物聯網設備以低比特率互聯。建設LPWAN網絡有多種選擇，但LoRaWAN和NB-IoT技術表現出最大的活力，將在未來幾年獲得最大的LPWA市場份額。

　　LoRaWAN定義了網絡的通信協議和系統架構，而LoRa物理層實現了遠程通信鏈路。協議和網絡架構對電池壽命、網絡容量、服務質量、安全性和網絡服務的各種應用影響最大。

　　LoRa是一種無線電信號傳輸協議，采用啁啾多符號格式來傳送數據。本質上，這些芯片是傳統的ISM頻段無線電芯片，可以使用LoRa(或FSK等其他調制類型)將無線電頻率轉換為比特，而無需編寫代碼。在廣域通信之外，LoRa技術是一種在各種應用中采用的低層物理層技術。

　　LoRaWAN協議基于LoRa無線電調制方法，是一種低功率廣域網協議。它管理終端節點物聯網設備和網絡網關之間的通信，并通過無線連接將設備連接到互聯網。LoRaWAN是一種點到多點的網絡協議。這不僅僅是關于無線電波;這是關于他們如何與LoRaWAN網關交互，以提供加密和識別等功能。

　　LoRaWAN是如何工作的?

　　在最基本的層面上，像LoRaWAN這樣的無線電技術很簡單。對LoRa廣域網絡的最佳類比是蜂窩網絡。基于LORA的設備有一個與網關連接的模塊，該網關是本地中心位置。想想你的手機是如何通過手機發射塔發送和接收數據的。網關充當設備和服務器之間的管道。網絡服務器使用互聯網與網關通信，并指示其與物聯網設備交互。

　　換句話說，網絡服務器負責刪除重復的數據分組、確認數據完整性和執行安全檢查。此外，星型體系結構中的節點不需要一直偵聽來自其他節點的消息。因此，他們可能大部分時間都在“睡覺”，從而降低了能量消耗。

　　LoRa廣域網絡的優勢

　　以下是這個新時代發展物聯網技術的一些優勢，具有多種好處：

　　遠距離和覆蓋范圍：它的范圍在洛杉磯可以達到15公里，是任何其他通信協議所無法比擬的。

　　低功耗：LoRa技術提供超低功耗無線電，使其成為一次充電需要使用十年或更長時間的設備的理想選擇。

　　低成本硬件：與其他網絡相比，LoRaWAN基礎設施的成本非常低，終端設備無線電的成本也很低。此外，正在創建各種開源版本的基礎設施，如網關，進一步降低了費用。

　　高容量：單個LORA網關可以鏈接數千個端點物聯網設備。

　　LoRaWAN類

　　A類

　　A類是一種異步系統，允許終端節點在需要時向網關廣播消息，并在下一次傳輸之前保持非活動狀態。此類允許在多信道系統中有效使用時隙。

　　B類

　　一種向電池供電節點發送消息的方法。網關每128秒發送一個信標，這允許所有LoRaWAN基站使用GPS衛星信號同步時間。

　　C類

　　允許節點隨時連續監聽和發送下行鏈路消息。該類通常用于交流供電的應用，因為它需要大量的能量來保持節點完全活動并且接收器始終工作。

　　LoRaWAN最常見的應用有哪些?

　　LoRaWAN網絡與廣泛的物聯網應用程序兼容，并已在以下用例中成功使用：

　　智慧城市

　　智慧城市需要實時了解城市生活的各個方面。為了實現這一點，智慧城市通常利用廣域無線網絡來實現由不同數據生成物聯網設備、傳感器和智能儀表組成的龐大網絡之間的連接。LoRaWAN無線技術是智能城市范圍內應用的最佳物聯網解決方案。

　　使用物聯網技術和各種智能設備來可視化和分析全面的實時數據，城市可以通過優化資產利用率和城市資源分配來動態響應。城市可以將物聯網集成到其基礎設施中，以自動化任務、監控和管理設備，并執行預測性維護以降低運營成本。世界各地的城市可以通過整合城市服務來優化公共設施和員工的使用，例如：

　　街道照明

　　智能停車場

　　廢物管理

　　水位和洪水管理

　　智能公共交通

　　空氣質量控制

　　街道清潔

　　智能建筑

　　通過部署基于LoRa的智能物聯網建筑解決方案，擁有者和物業/設施管理者可以在基礎設施和維護支出最低的情況下提高效率并將費用降至最低：

　　溫度和濕度監測

　　房間占用率

　　運動檢測

　　智能水計量

　　火災、洪水、CO/CO2水平監測

　　物流和運輸管理

　　由于基于LoRaWAN的物聯網解決方案，供應鏈和物流公司成功地追蹤了高價值資產，包括在途資產。由于該技術的顯著范圍、低功耗和無GPS定位，車輛、貨物和其他支持可以在廣闊的地理區域和惡劣的環境中方便地進行跟蹤。

　　使用LoRaWAN連接的車隊監控物聯網解決方案可以讓車隊在道路上停留更長時間，提高燃油經濟性，提高安全性，提供維護問題的可見性，并提高整體運營效率，從而節省資金。

　　智能醫療保健

　　低功耗、低成本和一致的性能使LoRaWAN網絡成為基本智能醫療保健應用的理想選擇。基于LoRaWAN的物聯網解決方案可以持續監控高風險患者或系統，確保健康和醫療安全不會受到損害。

　　基于LoRaWAN的物聯網解決方案可以設計為持續可靠地監測醫院患者、老年護理居民、高績效運動員或任何其他需要實時、始終了解其呼吸健康狀況的人的最重要生命體征。IoT LoRaWAN智能健康解決方案可以幫助：

　　醫院患者

　　老年護理居民

　　高水平運動員

　　公共安全

　　對包羅萬象的安全和安保解決方案的需求正在增加。基于物聯網的公共安全解決方案為第一響應者提供了尖端技術，可減少危險并提高個人安全。個人可穿戴物聯網小工具，如ID徽章，配備了LoRaWAN技術，包括一個緊急按鈕，該按鈕可發送帶有用戶位置信息的即時SOS。

　　空間利用率

　　企業員工的流動性越來越強，并迅速采用了“隨時隨地”的工作道德。由于員工和客人的流動不可預測，辦公空間可能會長期閑置或被超額預訂。對于公司來說，合理使用和安排可用空間已成為物流難題。

　　智能環境

　　通過在一個區域內部署裝備有LoRaWAN網絡的設備和網關網絡，可以實時記錄和發布用于數據分析的環境指標。他們在成為災難之前確定了擔憂。基于LoRaWAN的環境物聯網解決方案有助于保護人們免受環境威脅，從空氣質量監測到輻射泄漏檢測。

　　智慧農業

　　將基于LoRaWAN的物聯網解決方案用于智能農業實踐的概念正在流行，因為農民現在可以輕松地可視化、分析和做出關于其作物、牲畜、設備、基礎設施、環境以及他們需要持續監控和管理的所有其他組件的更明智的決策，以提高產量和效率。

　　物聯網農業傳感器具有緊湊的尺寸，并可確定許多參數，以了解環境方面。物聯網傳感器可用于收集陽光照射的數據，這些數據可用于更好地決定作物種植，并幫助確定太陽能集成是否是農場的可行選擇。

　　LoRaWAN網絡架構

　　與其他網絡相比，LoRaWAN網絡的運行方式不同，因為終端設備不需要處于恒定的“打開”狀態;它們只在需要與網關通信時才“打開”。這是因為交流的內容不是主要的關注點。LoRa無線電具有某些特性，使它們能夠實現遠程和低成本通信。這些屬性包括:

　　調制技術

　　LoRa無線電采用頻譜調制技術，可顯著增加通信范圍，同時保持與FSK調制物理層無線電相當的低功率特性。雖然LoRa在軍事和太空通信中廣泛應用了很長一段時間，但它是該方法的第一個低成本商業實現。

　　頻率

　　雖然LoRa技術是頻率不可知的，但LoRa無線電通過未經許可的sub-GHz無線電頻段進行通信，該頻段在全球范圍內廣泛使用。這些頻率因地區而異，在許多情況下因國家而異。

　　自適應數據速率

　　LoRa混合使用可變帶寬和擴展因子(SF7-SF12)來改變數據速率，這是與傳輸范圍之間的權衡。較高的擴展因子以較低的數據速率為代價提供更大的覆蓋范圍，反之亦然。帶寬和擴展因子組合根據網絡情況和發送的數據量進行設置。

　　自適應功率水平

　　LoRa收音機有一個可適應的功率水平。數據速率和網絡質量等因素會影響LoRa無線電。當需要快速傳輸時，傳輸功率會增加，反之亦然。這樣可以延長電池壽命，保持網絡容量。各種因素，包括設備的類別，都會影響功耗。

　　LoRa聯盟支持LoRaWAN

　　未來，我們的全球、國家和地區網絡將不得不支持全球數十億甚至數萬億的智能物聯網設備。基于LoRaWAN的物聯網解決方案和LoRaWAN技術將在為未來應用提供創新、低成本和高效的網絡方面發揮非常重要的作用。Lora聯盟協會聯合了全球400多家公司，為未來需求貢獻、改進和實施智能LoRaWAN網絡。

　　LoRa聯盟是一個開放的、非營利性的成員協會，他們相信物聯網時代已經到來。LoRa聯盟由行業領導者發起，其使命是將全球部署的低功耗廣域網(LPWAN)標準化，以實現物聯網(IoT)、機器對機器(M2M)、智能城市和工業應用。

　　最初發布于2021年12月20日。2023年1月26日更新。