自从万物互联的概念火了以后，不少网络协议受到了高度关注，而LoRa就是其中一个。
资料显示，LoRa 是一个物理层的无线数字通信调制技术，称为扩频连续调频调制技术（ Chirp Modulation ）。常见的无线数字通信调制技术为 FSK、ASK、PSK 三种，运营商的 NB-IoT、4G、5G 以及 Wi-Fi、蓝牙等几乎所有常见数字无线通信技术的物理层都是采用 FSK、ASK、PSK 这三种调制技术进行通信的。
作为一个物理层的调制技术，现在市面上的所有 LoRa 芯片，也只是完成简单的物理层工作。而市场上 Wi-Fi、2G、3G、NB-IoT 等其他芯片，都是带有自身协议栈的，为图 1 OSI 模型中的网络层+数据链路层+物理层。
在这些技术的支持下，LoRa拥有了其他通信技术所不具备的优势。那就是自组。安全、可控。
Semtech中国区销售副总裁黄旭东日前指出，LoRa的自组特性，不但可以使其能够协助用户打造私网/专网，还拥有了不少其他竞争对手所不具备的灵活性和便利性。
据介绍，因为LoRa只是物理层的一种调制技术，因此其组网方式可以根据不同的应用和需求而选择不同。实际应用中常见有：点对点、星状、树状、网状、Mesh 等多种组网形式。这样就让个人、企业或机构均可部署私有/专有网、企业网或行业网 (免 License
频段)。因为大多数物联网应用都是区域性的，小规模网络即可解决问题。而区域性的局域网络更是公网有效且必要的补充。
如下图所示，LoRa 生态在国外主要是运营商使用的 LPWAN 技术 LoRaWAN，而国内 LoRa 的主要应用为私有网和专有网，被称之为“长 Wi-Fi”，使用方式和 Wi-Fi 完全相同。对比 Wi-Fi，LoRa具有工作距离远、功耗低、传输速率低等特点。
“LoRa在实际的应用中既可以根据应用的需要来规划和部署网络，还能够根据现场环境，针对终端位置来合理部署基站。此外，LoRa的网络扩展十分简单，能根据节点规模的变化，随时对覆盖进行增强或扩展”，黄旭东强调。
来到安全方面，据了解，LoRa的安全主要体现在物理层安全、网络层安全以及应用层的安全。
首先在物理层方面，数据的安全性主要体现为该信号的隐蔽性强。隐蔽性强又叫做可检性低(LPI---Low Probability of Intercept)，即不容易被侦破，对各种窄带通信系统的干扰很小 。如下图所示，扩频前数据高于噪声基底，其信号非常容易被检测。当信号被扩频后，信号完全在噪声基底之下，无法通过能量强度检测出来。这也是军工、通讯等行业一直使用扩频技术作为通信手段的原因。但LoRa CSS技术可以在噪声以下 20dB 进行解调，那就意味着普通设备很难检测和干扰LoRa 信号。
再看网络层安全方面，因为LoRa是在本地收集，处理和存储数据。为此数据受网络所有者的完全控制，不会离开私有的网络。甚至不会离开这个网络布置园区的范围，把数据始终掌握在自己手里。那就意味着政企的网络都可以直接对接原有政企的内网，这样的话安全级别非常高。
此外，因为LoRa技术只是一个物理层的透传技术，用户可以在其网络层链路层架设自己的安全引擎，可以进行最深度的定制，还可以加入硬加密芯片。从数据加密方法分析中可以看到 LoRa 的安全性可以得到有力保证。
至于应用层的安全性，主要得益于这个技术根据应用层的要求进行了加密。应用层安全管理可以与网络层配合以实现应用层的整体安全性。对于使用 LoRaWAN 协议的中国客户，LoRaWAN 协议通过在网络层和应用层进行加密，提供了强大的端到端安全性，实现整个应用的整体安全。
最后就是关于LoRa的可控，黄旭东告诉记者，LoRa的可控主要体现在两个方面，分别是网络覆盖范围可控，以及功耗/使用寿命/成本/产品供应可控。
正因为LoRa拥有如此多的优势，这就使得其在最近几年里，获得了飞速的发展。而作为LoRa的最主要推动者，Semtech也推出了LoRa硬件、软件和服务产品组合，其中其于2019年宣布退出的物联网解决方案也都已经上市了。
统计显示，截至 2020 年 1 月，全球已经有157个国家或地区已经部署了LoRa 或 LoRaWAN，而全球部署的LoRa网关更是高达 80 多万个，其中基于LoRa的连接节点超过了 1.45亿个。而从 LoRa 联盟的会员数量可以看出，从事 LoRa 产品开发的公司数量也在迅速增长。数据系那是，LoRa 联盟现有约 500 个会员，其中许多来自中国，当中更是包括阿里巴巴和腾讯这样的大型企业。预计到 2023 年，43% 的 LPWAN 物联网解决方案将会基于 LoRa 。
在过去我们谈到LoRa的时候，一般都是谈他们在数据传输，甚至是语音方面的应用。但Semtech最近表示，智能的物联网地理定位将是他们的下一个方向。这正是他们最近推出的LoRa Edge产品组合所聚焦解决的问题。
据LoRa市场战略总监甘泉介绍，LoRa Edge是一种能够满足多项市场需求，同时还能解决生态系统挑战的物理定位技术。而诸如总成本过高和功耗过大等问题，在LoRa Edge面前也都能迎刃而解。
据介绍，这是一个全新的基于LoRa低功耗平台，可以软件设置定义。LoRa Edge将为室内和室外资产管理提供多样化的应用组合，其目标应用市场包含了工业、楼宇、家居、农业、交通运输和物流等领域。
而该产品系列的第一款产品是一套地理定位解决方案，它为资产管理应用开发了革命性的物联网器件，其特色是低功耗
Wi-Fi
和
GNSS
扫描功能，结合简单易用且经济高效的
LoRa Cloud™
地理定位以及设备管理服务，可显著降低采用物联网来定位和监测资产的成本和复杂性。
Semtech方面进一步指出，LoRa Edge地理定位平台将使解决方案供应商能够充分利用LoRa特有的定位功能，以及单芯片解决方案提供的GNSS和Wi-Fi扫描功能，从而支持客户为他们正在处理的应用任务选择最佳的定位工具。
由于不再需要添加GNSS和Wi-Fi器件，所以LoRa Edge降低了设备的物料清单（BOM）成本，并显著降低了设计和采购复杂性。通过添加LoRa Cloud地理定位服务，以及提供简单易用且经济高效的到达时间差（TDOA）数据、GNSS和基于Wi-Fi的云位置计算功能，进而大幅减少了设备的功耗需求，并提高了资产管理效率；而LoRa Edge使客户能够进一步管理总拥有成本（TCO），客户仅在需要进行资产定位时才付费。在芯片制造时配置的一流密钥和安全连接添加流程进一步简化了物联网解决方案的开发，恰如其分地满足了客户对安全性的严格要求。
据了解，第一款面向地理定位应用的LoRa Edge芯片组（LR1110）现已上市，该产品系列的更多产品将于2020年陆续发布。
在谈到LoRa的时候，很多人其实都有一个问题想问，那就是他们究竟前景如何。因为在去年工信部的《中华人民共和国工业和信息化部公告 2019 年第 52 号》（简称“52号文”）公告发布了以后，媒体对LoRa的未来有了众多解读，甚至有人这是一个对LoRa非常不友好的公告。那么实际上，又是如何呢？
1. “限在建筑楼宇、住宅小区及村庄等小范围内组网应用”
LoRa 被归类为 LPWAN 的一种传输方式，在空旷地上可实现 1~10KM 的传输距离。根据 52号公告规定，在 470 – 510MHz 使用频率，LoRa 的长距离特性将会被限制在一定范围内应用，也就是说在这段频率 LoRa 不会在中国进行运营商的网络覆盖。但是如果有需要的话，LoRa 仍可和其他通信方式（如 4G 等）接入互联网，将多个 LoRa 小网，连接成互联互通的物联网应用。（如下图）
此公告的技术指标明确要求可使用的区域范围（如智能制造管理系统解决方案应用于建筑楼
宇，智能工地管理系统应用于住宅小区，智能家居应用于建筑楼宇，智慧农业应用于村庄, 均符合该条规定)。
目前引领 LoRa 技术的 Semtech 公司所发布的所有芯片都支持单个信道发送数据，因此，从芯片功能上符合任意时刻限单个信道发射规定。
3. “民用计量仪表设备应当具备“发射前搜寻”等干扰规避功能，且不能被用户调整或关闭”
Semtech 的 LoRa 芯片本身已提供信道检测功能（Channel Activity Detection，CAD）功
能，已经很好地提供了
“发射前搜寻”等干扰规避功能的技术基础。
同时
LoRa
芯片都具有跳频功能，也可以通过跳频的方式进行干扰规避。
除此之外，
LoRa
网关芯片还启用彼此正交的信道和数据速率， 在避免干扰方面提供了额外的鲁棒性。
另外，“发射前搜寻”等干扰规避功能一方面可以降低数据碰撞概率，提高通信系统的可靠性。另一方面碰撞概率降低可以减少重传的概率，从而降低功耗。从应用需求本身出发，绝大多数应用都希望通过“发射前搜索”等干扰规避功能提高系统的性能，因此这条规定不应被视为限制条件。
4. “若使用频率与当地声音、电视广播电台频率相同时，不得在当地使用；若对当地声音、电视广播接收产生干扰时，应立即停止使用，待消除干扰或调整到无干扰频率后方可重新使用。”
此要求适用于所有微功率设备，52 号公告第三点明确定义了在 ISM 频段下各设备合理使用频带资源的规定（见图 4）。由于各个地方的电视广播电台等频率基本固定不变，只要部署使用时避开该类频率，即可满足公告要求。
Semtech 的 LoRa 芯片具有“发射前搜索”和跳频的功能，可以在发射信号前检测当前频率是否有当地广播信号，如发现当地广播信号则进行跳频处理。
针对中国的具体国情，LoRa 联盟提出来多组通信信道的标准，可以根据当地广播电台的固
定频率，选择合适的通信信道。
5. “发射功率限值：50mW(e.r.p)。发射功率谱密度限值：占用带宽小于等于 200kHz 的,为50mW/200kHz(e.r.p)；占用带宽 200-500kHz 的，为 10mW/100kHz(e.r.p)。”
在建筑楼宇、住宅小区等范围内组网，由于距离较短，即使发送功率较低，依然能满足通信
需求。
如果是在村庄范围内智慧农业类的应用，由于村庄较空旷，信号衰减比较不明显，即使较低的发射功率，依然能覆盖较大范围。
E.R.P 50mW 已经是很大的输出功率了，相当于 50mW 输出功率连接 2dBi 的天线。由于现在室内应用中的节点尺寸都比较小，许多小尺寸天线增益都是-3dBi 左右，此时 LoRa 节点的输出功率可以达到 22dBm，依然符合上述规范。
LoRa 的扩频因子参数，具有小的扩频因子其数据速率较快，大的扩频因子抗干扰能力越强
的特性。
LoRa
各扩频因子和对应的数据载荷如表
1
：
表 2 是以 LoRa 常用的参数（Bandwidth=125kHz，Preamble=8，Coding rate =4/5）和在隐性包头模式下的一组理论发射时间和数据长度关系（单位:ms）。
从表 2 可以看出，在 Bandwidth=125kHz，Preamble=8，Coding rate =4/5 的设置下，传输100Bytes 数据分别使用 169.22ms、297.47ms、533.5ms、985.09ms，均小于 1s 的限制。在SF11、SF12 时虽然发射时间较长、但依然可以在<1s 的限制内传输较短的数据包，而且如果更改 bandwidth 等参数，可以使用 SF12 传输更长的数据包。LoRa 是一种窄带技术，如：智能家居、智能小区等应用不管从应用需求或功耗需求都要求传输尽可能少的数据量，因此单次发射持续时间不会超过 1s。
一般在智能楼宇和智能家居应用中，使用的是 SF7 125kHz 的设置，此时一般一个通讯包的飞行时间小于 100mS。
LoRa 芯片支持不大于 500kHz 限制的多种带宽设置。
在经过了对52 号公告的上述解读之后，Semtech方面认为，这是一个对于 LoRa 生态有极大帮助的条文：一方面，该公告规范了 LoRa 技术参数，对 LoRa 技术的长期发展提供了良好的大环境；另一方面，有法可依，公告为规范行业市场行为提供依据，确定合法的边界，降低企业违法风险；第三，本次公告是对微功率设备生产、进口、销售和使用各方面进行了全面的规范，因此公告的正式发布，正是从政策层面给业界一个定心丸，不论是对于自身影响程度如何，各企业至少得到了合法和违法的确定性界定，那么就可以在合法范畴中开展业务。
关于LoRa芯片的供应，在中国使用的 LoRa 芯片是由 Semtech (International) AG 研发和供应的。Semtech (International) AG 是一家瑞士公司。而LoRa 芯片的制造、组装和代理分销是在亚洲地区进行的。同时Semtech (International) AG 已将其 LoRa 技术的某些制造权授权给了欧洲和亚洲的某些半导体公司，从而实现了 LoRa 芯片供应的多元化。
因为瑞士是一个中立国，这就让Semtech规避了很多可能存在的地缘风险。
期待LoRa在未来给我们带来更好的技术和应用，带给我们更美好的科技生活。
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