如何实现低功耗、长距离、高可靠的物联网通信

 

物联网应用中的无线技术，有运营商广域网的GPRS、3G、4G等，还有局域网短距离的ZigBee、Wi-Fi、蓝牙。虽然这些无线技术本身已经成熟，但是在长距离和低功耗两者之间只能二选一。

 

LoRa即Long Range Radio，直译过来就是远距离无线电，它是由Semtech公司创建的低功耗局域网无线标准，一种基于扩频技术的超远距离无线传输技术，它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍。

 

LoRa发展里程碑

 

2012年：Semtech通过收购Cycleo获得LoRa技术

2013年：Semtech发布了第一款LoRa芯片产品 

2015年：LoRa联盟（LoRa Alliance）成立，并推出LoRaWAN 标准，逐渐形成了广泛的产业生态

2018年：Semtech收购了TrackNet，为资产追踪类产品打下了技术基础

2019年：Semtech推出首个LoRa CloudTM服务平台

2020年：Semtech发布了LoRa EdgeTM 地理定位平台

2021年：LoRaWAN被国际电信联盟（ITU-T）正式批准为低功耗广域网络（LPWAN）的全球通信标准，标志着其从物联网事实性标准变成真正的国际标准

2022年：Semtech推出了LoRa Edge LR1120芯片组，提供多频段LoRa和长距离跳频扩频（LR-FHSS）通信

 

LoRa技术概述

 

LoRa常采用星状网络，网关星状连接终端节点，但终端节点并不绑定唯一网关，相反，终端节点的上行数据可发送给多个网关。理论上来说，用户可以通过Mesh、点对点或者星形的网络协议和架构实现灵活组网。

LoRa主要在全球免费频段运行（即非授权频段），包括433MHz、470MHz、868MHz、915MHz等。LoRaWAN网络构架由终端节点、网关、网络服务器和应用服务器四部分组成，应用数据可双向传输。

 LoRa是创建长距离通信连接的物理层无线调制技术，属于线性调制扩频技术（Chirp Spread Spectrum，CSS）的一种，也叫宽带线性调频（Chirp Modulation）技术。相较于传统的FSK技术以及其他稳定性和安全性不足的短距离射频技术，LoRa在保持低功耗的同时极大地增加了通信范围，且CSS技术数十年已经广受军事和空间通信所采用，具有传输距离远、抗干扰性强等特点。

 

LoRa的技术特点

 

远距离：最远15公里的传输距离；

低功耗：一颗钮扣电池可以让感测节点运作1年；

低成本：免牌照的频段，基础设施、节点/终端成本低；

易部署：基础设施以及节点或终端的低成本让网络建设运维较为容易。

 

LoRa应用

 

智慧停车

LoRa技术因其灵活部署的特点可以节省大量施工成本，同时一个LoRa网关可管理数百个车位的LoRa传感器，实时监控车位使用情况。

 

物流追踪

追踪或者定位市场的一个重要的需求就是终端的电池使用寿命。物流追踪可以作为混合型部署的实际案例。物流企业可以根据定位的需要在场所部网，LoRa可以提供这样的便捷部署方案。

 

智慧农业

对农业来说，低功耗低成本的传感器是迫切需要的。温度、湿度、盐碱度等传感器的应用对于农业提高产量、减少水资源的消耗等有重要的意义。这些传感器需要定期地上传数据，而且很多偏远的农场或者耕地并没有覆盖蜂窝网络更不用说4G/LTE了，而LoRa十分适用于这样的场景。