非授权频谱物联网技术-LoRa技术

　　LoRa是美国Semtech公司推出的一种物联网应用开发技术，LoRa支持上、下行双向传输，通信速率可变，从18bit/s到几百kbit/s。

　　LoRa技术特点

　　LoRa采用FDMA多址方式，信道带宽从7.8kHz到500kHz可配置。LoRa支持两种调制方式，一种是频移键控（Frequency- shift keying，FSK），相对高数据速率（100kbit/s）；另一种是LoRaTM，采用扩频技术，应对扩展覆盖场景，扩频因子SF=6～12，对应64～4096倍扩频。当扩频因子SF=12，带宽为7.8kHz时，最大耦合损耗（Maximun Coupling Loss，MCL）可达168dB，此时物理层速率只有18bit/s；如果扩频因子依然为12，但带宽扩展到125kHz（LoRa信道）时，MCL可达到156dB，对应的物理层速率为293bit/s。

　　LoRa定义的终端采用一种ALOHA的机制来随机发送数据，根据是否收到应答来检测干扰，而不是采用先听后发（Listen Before Talk）方式来进行干扰避免。LoRa标准支持Class A、Class B、Class C三类终端。

　　Class A面向长电池寿命的应用设计，只支持终端主动发起数据传输，数据传输完成后，等待2个接收周期进入睡眠状态，直到下一次醒来主动发起数据传输。

　　Class B终端会通过网关的信标（Beacon）进行同步，选择并定期侦听部分接收窗口（Ping Slot），网络服务器和终端都知道这些接收窗口的时间。

　　Class C终端有更多的连续接收窗机会，类似于蜂窝系统中空闲态的不连续接收（Discontinuous Reception，DRX），在这些接收窗口等待系统的寻呼 Paging消息。

　　LoRa技术优势

　　LoRa技术优势包括：终端成本低、终端功耗低、链路预算增益高，相比UNB，LoRa技术通信速率可变（从18bit/s到几百kbit/s）。此外，LoRa建网方式灵活，企业可以根据需求，在一定区域内自行搭建基站开展业务。

　　LoRa终端芯片的低成本主要来自于其在数模混合芯片领域多年的积累，其推出的集成度非常高的超低成本芯片，将协议栈、基带射频、内存、功放等全部集成在一起，芯片成本极低。类似于UNB技术，LoRa终端芯片极低功耗主要是在给定的业务能力情况下达到的，在每天通信量极少的情况下，可以在2500mAh锂电池的基础上做到10年电池寿命；如果每天通信量增加，则电池寿命显著下降。

　　LoRa技术局限

　　类似于UNB，LoRa终端通信能力受限主要来自于非授权频谱，其使用不受管制，干扰无法有效规避，通信质量无法得到保障，可靠性、数据安全也面临较大风险。

　　此外，由于Semtech公司主要依靠本地的系统集成商提供完整的解决方案，因此端到端的系统定制增加了很大的成本开销。而系统集成市场分散，规模较小，系统集成技术能力有限，很大程度上导致LoRa系统的通信质量取决于集成商的技术能力。