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關(guān)于LoRa模塊的十個(gè)問(wèn)答
物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)中的LoRa已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用，業(yè)內(nèi)人對(duì)LoRa并不陌生。然而，也有一些人對(duì)于LoRa模塊并不了解。計(jì)訊小編整理了LoRa的一些問(wèn)答。
1：LoRa是什么？
LoRa是Long Range(長(zhǎng)距離)的簡(jiǎn)稱，是一種長(zhǎng)距離、低功耗無(wú)線通信技術(shù)。2009年法國(guó)公司Cycleo設(shè)計(jì)出一種優(yōu)異的擴(kuò)頻通信算法，后來(lái)，該公司被美國(guó)semtech公司收購(gòu)，后者于2013年推出LoRa芯片。目前，semtech公司是LoRa芯片唯一供應(yīng)商。
2：LoRaWAN是什么？
LoRaWAN是LoRa Wide Area Network(LoRa廣域網(wǎng))的簡(jiǎn)稱，是基于LoRa技術(shù)的一種通信協(xié)議。它主要包括三個(gè)層次的通信實(shí)體：LoRa終端、LoRa網(wǎng)關(guān)和LoRa服務(wù)器。
LoRaWAN是一個(gè)較龐大的體系結(jié)構(gòu)，支持CLASS A / B / C三種終端，使用LoRa MAC協(xié)議為網(wǎng)關(guān)和終端提供防沖突通信和同步機(jī)制，有4種服務(wù)器角色，分別擔(dān)任：網(wǎng)絡(luò)連接、應(yīng)用管理、接入控制和用戶數(shù)據(jù)。它的層次關(guān)系如下：
3：LoRa有什么優(yōu)點(diǎn)？
最大的優(yōu)點(diǎn)是長(zhǎng)距離傳輸，采用擴(kuò)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(dá)到5km，仍保持良好的節(jié)能特性;再次，它工作在免費(fèi)ISM頻段，這為普通民眾使用該無(wú)線網(wǎng)絡(luò)打開(kāi)了一道便捷之門，極大降低網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)成本。
4：LoRa有哪些缺點(diǎn)？
第一個(gè)缺點(diǎn)，傳輸速率低，因?yàn)閿U(kuò)頻調(diào)制后的通信帶寬窄，一般只適合傳感器網(wǎng)絡(luò);第二個(gè)缺點(diǎn)，硬件價(jià)格高，推出市場(chǎng)的時(shí)間不長(zhǎng)，沒(méi)有大規(guī)模應(yīng)用，成本沒(méi)有被攤薄;第三個(gè)缺點(diǎn)，LoRaWAN核心技術(shù)(通信協(xié)議和算法)需要繳納會(huì)費(fèi)才能獲取，這提高了研發(fā)成本和難度。
5：LoRa與常見(jiàn)無(wú)線技術(shù)的區(qū)別？
確實(shí)，我們身邊的無(wú)線技術(shù)已經(jīng)很多了：3G/4G、WiFi、藍(lán)牙和ZigBee，為什么還需要LoRa這種無(wú)線技術(shù)呢?其實(shí)，每種無(wú)線技術(shù)都只能適應(yīng)特定通信場(chǎng)景，需要配合使用才能構(gòu)建高效率、低成本的網(wǎng)絡(luò)。
打個(gè)比方，現(xiàn)代化的軍事組織，單兵武器都是配合使用，才能達(dá)到最佳火力配制。
6：LoRa的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)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(shù)是：LoRa、Sigfox和LTE-M(包括NB-IoT)。它們技術(shù)參數(shù)對(duì)比如下：
7：LoRa為什么能傳輸?shù)酶h(yuǎn)？
無(wú)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(zhǎng)期以來(lái)，要延長(zhǎng)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(hào)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(lái)人們發(fā)現(xiàn)，擴(kuò)頻技術(shù)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(shuō)，使用擴(kuò)頻通信抗干擾性更強(qiáng)，通信距離更遠(yuǎn)，LoRa的長(zhǎng)距離源自此處。
LoRa擴(kuò)頻調(diào)制的示意圖如下所示，用戶數(shù)據(jù)的原始信號(hào)與擴(kuò)展編碼位流進(jìn)行XOR(異或)運(yùn)算，生成發(fā)送信號(hào)流，這種調(diào)制帶來(lái)的影響是傳輸信號(hào)的帶寬有顯著增加(擴(kuò)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(chǎng)(支持862～1020MHz)，后者面向中國(guó)市場(chǎng)(不支持支持862～1020MHz)。從硬件設(shè)計(jì)，到軟件驅(qū)動(dòng)，都開(kāi)源設(shè)計(jì)，用戶可以免費(fèi)下載。
SX1301是semtech公司推出的LoRa網(wǎng)關(guān)芯片，8個(gè)LoRa信道，1個(gè)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(cè)，到硬件參數(shù)，到軟件驅(qū)動(dòng)，到協(xié)議算法，都不公開(kāi);僅當(dāng)用戶繳納付費(fèi)，成為L(zhǎng)oRa Alliance的會(huì)員，才能獲得相關(guān)資料和技術(shù)。
SX1301的體系結(jié)構(gòu)如下圖所示，有2個(gè)前端芯片SX1255/7處理信號(hào)，推薦GPS提供精確時(shí)鐘，通過(guò)SPI與MCU連接。
9：LoRa網(wǎng)關(guān)一定是LoRaWAN+SX1301嗎？
從廣義上講，網(wǎng)關(guān)是連接2個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備。如果一個(gè)設(shè)備，它能將LoRa無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和Internet連接起來(lái)，它就是一個(gè)LoRa網(wǎng)關(guān)。
根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合不同，LoRa網(wǎng)關(guān)至少可以分為：便攜式，輕量級(jí)，區(qū)域級(jí)，電信級(jí);前2者，容納的LoRa節(jié)點(diǎn)較少，通信帶寬較低，LoRa網(wǎng)關(guān)可以使用SX1276/8;后2者需要SX1301，甚至多片SX1301。
如果網(wǎng)關(guān)和終端都使用一家公司的，私有協(xié)議可以工作;當(dāng)然，要連接不同廠家的LoRa設(shè)備，甚至國(guó)際化，那就需要遵循LoRaWAN協(xié)議。
10：LoRa前景如何？
要預(yù)判一個(gè)年青(才3年)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)前景是很難的，除了技術(shù)外，有商業(yè)模式，有政治因素(保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)安全和帶動(dòng)本國(guó)就業(yè)等)。我們?cè)囍袻oRa在國(guó)際和國(guó)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手比較下，可能聰明的您就能看到它的前景。
圖1 國(guó)際
圖2 國(guó)內(nèi)
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