【技术】解析LoRa和LoRaWAN物联网应用和发展现状

信驰达在本文将对LoRa和LoRaWAN物联网应用和发展现状进行详细的讲解，为工程师们的设计提供理论基础。详细介绍内容如下：

一．LoRa技术原理

LoRaWAN，是一个开放标准，它定义了基于LoRa芯片的LPWAN技术的通信协议。LoRaWAN在数据链路层定义媒体访问控制（MAC），由LoRa联盟维护。

而LoRa是Semtech拥有的专有调制格式，是LoRaWAN通信技术中物理层的一种调制技术，这三者关系可以粗略地理解为：LoRaWAN+LoRa=LPWAN。

图1

LoRa 全称远距离无线电（Long Range Radio），作为一种扩频调制技术，主要在ISM频段运行（即非授权频段），包括 433、868、915 MHz 等。LoRa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。

相较于传统的GFSK技术稳定性和安全性不足的短距离射频技术，LoRa作为长距离射频技术采用了直序扩频技术，使得扩频调制后的信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽。在扩频技术中，宽带无用信号与本地码序列不相关，因而不能被解扩，仍为宽带信号，可以被后续窄带滤波器滤除无关信号。扩频技术强大的抗干扰能力能够显著的提高接收灵敏度，这一能力使得LoRa实现了比其他调制技术更远的通信距离。

二．LoRa的产品类型

1.硬件类产品，主要代表是Semtech的SX1278，SX1262，SX1301。

这些纯硬件的射频收发器,就是单纯的射频收发器，SPI传来数据的硬件部分需要客户自己开发。例如信驰达科技采用SX1278的RF-42SH LoRa无线硬件模块，已经将SX1278外围电路开发完毕，用户只需开发SPI以外的部分。

2.点对点类产品，以无线串口模块与数传电台为主。

电台通过LoRa技术与无线串口模块进行点对点通信，无线串口模块发送数据，电台接收数据，一收一发透明传输，是非常基础的通信模式。但是这类产品中，电台仅能与数个无线串口模块进行通信，所能通信的设备容量很少，最常见的形式是无线信号转串口通信，例如对讲机通信。

3.LoRaWAN类产品，囊括了从终端到节点再到网关的整个过程。

LoRaWAN类产品是现在LoRa技术方案中最热门的产品，因为其完整系统的通信方案，极大降低了开发周期和技术门槛，可以快速开发物联网方案，例如内部集成了温湿度传感器终端的LoRa节点，可以迅速采集数据上传至网关，推动智慧物联方案快速落地。

相较于大多数的网络采用网状拓朴，易于不断扩张网络规模，但缺点在于使用各种不相关的节点转发消息，路由迂回，增加了系统复杂性和总功耗。LoRaWAN采用混合拓扑结构连接终端节点，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。

三．新政策下LoRa的前景

就在LoRa技术前景一片大好之时，工信部的公告，让LoRa的命运变得一波三折。

2018年初，工信部无线电管理局发布《微功率短距离无线电发射设备技术要求（征求意见稿）》的意见，其中提到了470-510MHz 频段的使用允许用于无线传声器，明确用于传送声音的无线电设备，而非数据；同时强调“限单频点使用，不能用于组网应用”。工信部这封针对LoRa组网应用的征求意见稿受到行业人士的广泛关注，使得LoRa网络在国内的发展一度面临困境。那么，LoRa技术是否从此就前景一片灰暗呢？

最终，在LoRa产业各界人士的努力下，工信部征求意见稿没有明确指出不能组网，而是表示可以做局域网，对具体应用也解除了限制，从而解决了 LoRa 在国内发展的不确定性问题，缓和了业内人士对LoRa未来的担忧。虽然一时之间LoRa 的商用前景变得不够明朗。但是并没有让 LoRa 销声匿迹，在国内外业界生态伙伴的大力支持下，反而生命力愈加顽强，产业生态不断壮大。

四．国内外巨头强势入局

1.硬件方面，国外的ST，国内的ASR和国民科技推出LoRa硬件产品

2.运营商方面，有腾讯、谷歌以及阿里等运营商巨头加入。

近年来，LoRa在智慧城市、智能园区、智慧建筑、智慧安防等垂直领域也有了大量落地的行业应用，目前全球大量的垂直行业中已形成300多个应用场景，信驰达科技也推出了多个LoRa方案，受到市场的广泛好评。

从技术生态上看：LoRa是一种物理层的调制技术，可将其用于不同的协议中，比如LoRaWAN 协议、CLAA网络协议、LoRa 私有网络协议、LoRa数据透传。随着使用协议的不同，最终的产品和业务形态也会有所不同。LoRa联盟将 LoRaWAN 进行了标准化，以确保不同国家的LoRa网络是可以互操作的。截至目前，LoRaWAN标准已建立起“LoRa 芯片-模组-传感器-基站或网关-网络服务-应用服务”的完整生态链。

五．LoRa技术的新特点

1.LoRa对外授权IP，不再是semtech独家供应。

2.SiP封装芯片拥有更多产品特性。

3.LoRa低成本的优势将吸引更多应用落地。

LoRa最大的优势就是低功耗，易组网，成本低，传输距离远等等，可以满足长时间的运作，电池供电使用时间长达数年。LoRa很适合局部领域的需求，还可以覆盖到全国。目前全球大概有数百万个物联网节点运用LoRa技术，在低成本的吸引下，越来越多的物联网应用开始选择LoRa，随着全球LoRa终端产品达到亿级，LoRa产品的成本将变得更低，吸引更多低成本需求的方案应用商选择LoRa。

信驰达科技的RF-AL42UH模块采用了ASR6501芯片-国内首款、采用超低功耗LoRa 集成的单芯片SoC，是国内首个通过阿里IoT技术认证的模块，内部集成高性能、低功耗的Cypress 32-bit Cortex-M0+ MCU，支持透传，集成LoRaWAN，LinkWAN协议栈与以SX1262为核心的射频收发器。RF-AL42UH不仅支持阿里云主导的Link WAN，还通过非常严格的射频指标测试，适用于多种物联网云端的应用场景。ASR6501配套发布的软件SDK，可以轻松地连接上阿里云平台或标准LoRaWAN基站，是目前LPWAN应用芯片最好的选择。

未来，或许会有更多的LoRa芯片供应商，加入LoRa联盟，共同推动LoRa技术的良性发展。采用LoRa通信的物联网项目中包含非常多的技术和元素，很多价值远远超过通信本身，未来发展中，物联网业界应该更多聚焦于应用价值的创造，而LoRa技术将帮助方案商利用LoRaWAN在物联网时代赢得先机，信驰达科技将会为LoRa方案落地提供更好的服务。