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關于LoRa模塊的十個問答
物聯(lián)網(wǎng)通信技術中的LoRa已經(jīng)在國內(nèi)外得到廣泛應用，業(yè)內(nèi)人對LoRa并不陌生。然而，也有一些人對于LoRa模塊并不了解。計訊小編整理了LoRa的一些問答。
1：LoRa是什么？
LoRa是Long Range(長距離)的簡稱，是一種長距離、低功耗無線通信技術。2009年法國公司Cycleo設計出一種優(yōu)異的擴頻通信算法，后來，該公司被美國semtech公司收購，后者于2013年推出LoRa芯片。目前，semtech公司是LoRa芯片唯一供應商。
2：LoRaWAN是什么？
LoRaWAN是LoRa Wide Area Network(LoRa廣域網(wǎng))的簡稱，是基于LoRa技術的一種通信協(xié)議。它主要包括三個層次的通信實體：LoRa終端、LoRa網(wǎng)關和LoRa服務器。
LoRaWAN是一個較龐大的體系結構，支持CLASS A / B / C三種終端，使用LoRa MAC協(xié)議為網(wǎng)關和終端提供防沖突通信和同步機制，有4種服務器角色，分別擔任：網(wǎng)絡連接、應用管理、接入控制和用戶數(shù)據(jù)。它的層次關系如下：
3：LoRa有什么優(yōu)點？
最大的優(yōu)點是長距離傳輸，采用擴頻增益，它的傳輸距離約FSK的3倍;其次是低功耗，盡管它通信距離空曠能達到5km，仍保持良好的節(jié)能特性;再次，它工作在免費ISM頻段，這為普通民眾使用該無線網(wǎng)絡打開了一道便捷之門，極大降低網(wǎng)絡鋪設成本。
4：LoRa有哪些缺點？
第一個缺點，傳輸速率低，因為擴頻調(diào)制后的通信帶寬窄，一般只適合傳感器網(wǎng)絡;第二個缺點，硬件價格高，推出市場的時間不長，沒有大規(guī)模應用，成本沒有被攤薄;第三個缺點，LoRaWAN核心技術(通信協(xié)議和算法)需要繳納會費才能獲取，這提高了研發(fā)成本和難度。
5：LoRa與常見無線技術的區(qū)別？
確實，我們身邊的無線技術已經(jīng)很多了：3G/4G、WiFi、藍牙和ZigBee，為什么還需要LoRa這種無線技術呢?其實，每種無線技術都只能適應特定通信場景，需要配合使用才能構建高效率、低成本的網(wǎng)絡。
打個比方，現(xiàn)代化的軍事組織，單兵武器都是配合使用，才能達到最佳火力配制。
6：LoRa的競爭對手有哪些？
在LPWAN(Low Power Wide Area Network，低功耗廣域網(wǎng))有代表性的3種技術是：LoRa、Sigfox和LTE-M(包括NB-IoT)。它們技術參數(shù)對比如下：
7：LoRa為什么能傳輸?shù)酶h？
無線通信的距離受很多因素的影響，包括：衰減、損耗、噪聲、大氣吸收、多徑和折射。長期以來，要延長通信距離，最直接的手段是增大發(fā)射功率，即提高Eb/N0(每位信號能量與每赫茲噪聲功率密度的比值)，這種方式不能滿足低功耗的要求。
后來人們發(fā)現(xiàn)，擴頻技術可以得到如下收益：從各種類型的噪聲和多徑失真中獲得免疫性;得到信噪比的增益。換句話說，使用擴頻通信抗干擾性更強，通信距離更遠，LoRa的長距離源自此處。
LoRa擴頻調(diào)制的示意圖如下所示，用戶數(shù)據(jù)的原始信號與擴展編碼位流進行XOR(異或)運算，生成發(fā)送信號流，這種調(diào)制帶來的影響是傳輸信號的帶寬有顯著增加(擴展了頻譜)。
8：SX1276/8和SX1301是什么？
SX1276/8是semtech公司推出的LoRa終端芯片，單信道，前者面向歐美市場(支持862～1020MHz)，后者面向中國市場(不支持支持862～1020MHz)。從硬件設計，到軟件驅(qū)動，都開源設計，用戶可以免費下載。
SX1301是semtech公司推出的LoRa網(wǎng)關芯片，8個LoRa信道，1個FSK信道，可以看成是FPGA+8路LoRa調(diào)制解調(diào)器。該芯片是semtech的核心利益塊，從數(shù)據(jù)手冊，到硬件參數(shù)，到軟件驅(qū)動，到協(xié)議算法，都不公開;僅當用戶繳納付費，成為LoRa Alliance的會員，才能獲得相關資料和技術。
SX1301的體系結構如下圖所示，有2個前端芯片SX1255/7處理信號，推薦GPS提供精確時鐘，通過SPI與MCU連接。
9：LoRa網(wǎng)關一定是LoRaWAN+SX1301嗎？
從廣義上講，網(wǎng)關是連接2個不同網(wǎng)絡的設備。如果一個設備，它能將LoRa無線網(wǎng)絡和Internet連接起來，它就是一個LoRa網(wǎng)關。
根據(jù)應用場合不同，LoRa網(wǎng)關至少可以分為：便攜式，輕量級，區(qū)域級，電信級;前2者，容納的LoRa節(jié)點較少，通信帶寬較低，LoRa網(wǎng)關可以使用SX1276/8;后2者需要SX1301，甚至多片SX1301。
如果網(wǎng)關和終端都使用一家公司的，私有協(xié)議可以工作;當然，要連接不同廠家的LoRa設備，甚至國際化，那就需要遵循LoRaWAN協(xié)議。
10：LoRa前景如何？
要預判一個年青(才3年)的物聯(lián)網(wǎng)技術前景是很難的，除了技術外，有商業(yè)模式，有政治因素(保證基礎數(shù)據(jù)安全和帶動本國就業(yè)等)。我們試著把LoRa在國際和國內(nèi)的競爭對手比較下，可能聰明的您就能看到它的前景。
圖1 國際
圖2 國內(nèi)
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