由认识到应用——物联网LoRa技术性能分析

在这之前，我们通过《从陌生到认识——LoRa技术》知道了LoRa，在这之后，我们或许可以将LoRa技术落地应用。

首先，什么是LoRa网关？ 网关功能和大小都和WIFI路由器差不多，它用来接收节点（终端）发射的数据，然后通过互联网把数据转送到LoRa应用服务器。

常用的LoRa网关芯片有：

以 Dragino 网关为例，Dragino LG08 网关使用了一个网关芯片（SX1301)，两个射频前端芯片(SX1257)，可以同时监听8路+1路LoRa信号，接收灵敏度为 -140dBm，支持LoRaWAN协议标准。

大部分网关的设计都可以同时接收8 路不同射频频率的信号

因为，LoRa网关有8个LoRa信号接收信道，这信道好比马路上的车道，如果马路有八条车道，即可以同时实现八辆车并排通行，如果要求每一种类型的车仅能行驶在固定的车道，那么，八车道的马路同时并排的八辆车必须是不同类型的，LoRa网关也如是，它只能同时接八种不同类的信号（频率和SF不同），如果同一时间有大量节点发射数据，网关的信道被占满后，会放弃其他多余的信号。

LoRa信道冲突是很常见的，所以节点发射信号要有协议规定，例如信号占空比，每个节点每次发射信号占用的时间不能超过规定的时间，否则视为不遵守规则。 网关可以通过硬件设计方式，例如添加节点芯片，实现LBT——listen-before-talk，LBT的作用是监控信道是否被占用，在某些国家（日、韩）是强制要求网关实现这个功能的，因为这些国家面积小，人口又比较多，通信频道容易拥塞，使用LBT能提高信道效率。

网关容量的计算比较复杂，如果终端按每3分钟发射一次数据，数据长度为50B去估算，网关接纳终端的数量是900个左右。

具体要计算网关接纳终端的容量，受很多因素制约，其中至关重要的是通道多址接入控制协议，多址接入协议分类有：
1固定多址接入，典型的有频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、 码分多址(CDMA)、空分多址(SDMA)。
2随机多址接入，靠随机数控制，典型的协议有ALOHA, CSMA。
3基于预约的多址接入，数据发射前先进行通道预约，原理和日常预约挂号差不多。

LoRaWAN一般有8路信道，每路信道是相互独立的，我们只要分析其中一路信道，计算其容量，再乘以8就可以计算出网关的容量。
以Dragino LG08网关的其中一个信道为例进行分析，首先，需要统计网关覆盖区域内的所有终端节点的发包长度、ADR后的扩频因子、发包频率这些参数。通过LoRa计算工具（计算公式）计算出LoRaWAN模式下不同扩频因子对应的传输速率，并计算出每个终端节点的每个包的飞行时间，然后进行加权平均和数据处理。

处理方法如下：

很明显LoRa的网关容量是足够大的，物联网节点设备每天的发包率大多数都很低，一个Dragino LG08网关每天可以支持几十万（粗略估算 )条上行数据，计算公式： 。

如果考虑下行数据，上行的数据包总量会有所减少，大概会减少 20%~50%的上行数据容量。

如果使用Dragino的新款网关LIG16（SX1302方案），上述数据容量会明显增大，1302的信道的吞吐量要比1301大 倍。

基本上，LoRaWAN网络的信道容量是足够的，网关布置的关键是要考虑信号的覆盖问题。

LoRa节点芯片亦发展到了第二代，第一代为SX127X系列，第二代为SX126X系列，新产品性能必须要比旧产品性能好，SX126X对比旧版的优势有：

可以通过使用温补晶体或电路开槽的方案解决。

空中飞行时间可以通过公式计算得到：

是单个码元的时间， 是数据包码元总数。

数据包长度值最小是1B，最大长度需要满足国家地区无线电规范。 需要注意的是，每增加1B长度的数据，其空中飞行时间不会连续增加，而是增加一定字节的数据后一次性增加时间。

这是因为数据发射前要经过LoRa芯片的交织编码处理，而交织编码器有一定的容余空间。

例如在 SF = 7 的配置下，交织器的容量是 ，其中有 是有效载荷， 发送1B~3B的数据都是用5个码元，发送4B数据时，就要10个码元数，而10个码元可以容纳56b（7B）有效载荷。

LoRa通过无线电波传输，无线电波从发射天线发出，沿不同途径和方式到达接收天线，传输到达的距离远近和电波的频率、极化方式、传播的路径等有关。

电波的理想路径是在真空传输，没有阻挡，舒舒服服。
在实际的应用环境中存在各种障碍物，使电波的传播产生反射、绕射和衍射等非理想传输方式，造成距离计算的多样性和复杂性。

无线电波极限距离可以用公式表达为：

弗里斯传输方程是讨论，在自由空间的一个射频发射和接收系统中，发射功率、接收功率与天线增益、传输距离之间的关系。

当发射天线与接收天线的方向系数 都为1时，设发射天线辐射功率 与接收天线的最佳接收功率 的比值为 ， 得公式：

D=1时，无方向性发射天线的功率密度：

D=1时，无方向性接收天线的接收面积：

该天线的接收功率为：

于是自由空间传播损耗为：

当电波频率提高一倍或距离增加一倍时，自由空间传播损耗分别增加6dB 。
如果考虑天线增益影响，发射天线增益系数为 ， 接收天线为 ，可以导出公式：

这就是弗里斯传输公式 ，它还有很多变形，利用公式可计算收发设备间的最远工作距离 。
电磁波传播过程中存在额外衰减，定义为衰减因子：

相应的衰减损耗为：

A与工作频率、传播距离、媒质电参数、地貌地物、传播方式等因素有关。
基本传输损耗：

在路径传输损耗 为客观存在的前提下，降低链路传输损耗L的重要措施就是提高收、发天线的增益系数。

链路预算用来估算信号能成功从发射端传送到接收端之间的最远距离。

一个系统中链路预算等于其发射机的最大输出功率与接收机最高灵敏度的差值，用dB表示。当系统的链路预算大于路径损耗时，可以实现通信。

接收信号强度（RSSI）常用 表示， 用来判断链接质量，其表达式为：

理论上两颗简单的SX1262芯片就可以实现地球和月球之间的无线通信。

实际应用可以通过增大发射功率或者改善天线架设环境等措施去增加无线传输距离。

LoRa技术的性能大体讨论到这里，更高深的知识还待去学习更新。

开启LoRa和基于云的分析，商业地产正在从硬件业务转向软件&服务业务

执行摘要

在过去十年中，分析师已预测了物联网将会是一个具有高增长机会，拥有巨大的潜力市场。 然而，直到最近才有诸如低功耗无线连接、基于云的处理和数据分析的技术可以一起实现这些预测。

在本文中，我们讨论各种物联网技术的融合将如何改变商业房地产（CRE）行业。 实时的、基于云的分析、报告和服务的有效性使得商业房地产业主、物业管理者和传感器制造商的思想发生了显著的转变。 从建筑物中数百个或更多传感器收集数据和信息的能力使得不同的商业模式还可以实现为实时的基于数据的分析，从而为大量潜在的新服务提供了动力。

LoRa®是一种低功耗、长距离的无线连接技术，专门针对物联网部署的挑战而开发。 例如，它的超低功耗使电池供电的传感器可以根据使用情况持续工作很多年，而其远距离功能允许传感器在10公里或更远的距离与网络进行通信。此外，LoRa架构可以使数百个传感器、执行器或标签能够以成本有效的方式连接到网络。这种长电池寿命、远距离连接和大容量网络的组合使得网络运营商能够快速建立基于LoRa的网络，同时显著地降低部署成本。而且不像mesh网络如Zigbee或短距离RF技术如蓝牙和WiFi，LoRa不需要物业管理公司使用昂贵的建筑安装工部署网络或高技能的技术人员进行管理。

智慧城市趋势和未来发展

现状

过去，商业房地产业主已经看到部署少数特定解决方案的技术，旨在通过有针对性的能源效率应用来减少运营费用。 公司主要使用不同的楼宇管理系统（BMS）完成这项工作，但是这种系统的使用仍然需要大量的本地、手动交互、低自动化和每个应用专用的基础设施。

某些建筑行业已经看到了有些集成的解决方案，使建筑物更加节能。 这些系统通常需要较少的人工交互，允许更快的决策（由于集中式的数据），并可能与企业资源规划（ERP），资产管理和商业智能（BI）工具集成。 然而，很多时候，这些更适应新的建筑施工，而改造现有的建筑物变得复杂和昂贵。

高级用例

以下用例是如何利用新的物联网连接解决方案和相关的基于云的数据分析为房地产所有者以及租户和其客户提供真正价值的例子：

精密测量： 为整个建筑部署的智能电表可以更精确地监控整座建筑物的能源消耗，同时使用智能电插头可让租户检测高耗能设备并采取适当措施降低消耗。

高效加热和冷却： 使用传感器、智能恒温器就可以监控室内/室外的空气温度、湿度和室内人员检测。 然后，这些数据可用于智能地控制建筑内的HVAC、加热器和通风系统，以便仅在需要时才冷却或加热房间，从而降低能源成本。

维护： 传感器的使用可以明显地降低维护成本，通过使用“预测分析”和“按需”服务。 例如，在代价高昂的损失发生之前，可以监测水流量和漏水及早确认漏水情况。 监控电梯电机和设备的运行情况，可以及早检测潜在故障的隐患。 弄脏了的窗户会变得模糊不清，可以触发自动清洁服务的请求。 垃圾桶可以通知经营者其填充的状态，并在装满的时候请求运走。 使用一个连接的墙壁按钮，洗手间用户在需要清洁时提醒清洁维护服务。 当啮齿目动物被捕获时，捕抓器可以提醒 *** 作者在腐烂发出臭味之前将其除去。

安全性： 建筑的智能传感器让每个人更加安全，通过监测和报告各种问题，包括火灾报警、办公室空气质量、工业建筑的危险化学品检测以及建筑结构完整性报告如遭受了一次地震。

安全： 住户可以配戴徽章控制访问，但还提供到场信息。 运动检测器可用于检测入侵。 窗和门开启检测器可以用于识别应该关闭进入点是否打开了，并且远程控制关闭而不必到哪里。

空间优化： 实时入住率、地理定位和步行交通数据可以用来确定空间的使用模式，让空间效率优化和重新配置办公室和零售位置布局，基于实际使用数据来增加建筑密度的使用。

实时洞察： 访问交通数据还可以直接向租户提出解决方案。 例如，建筑管理者可以使用这些信息来优化住户之间的互动以提高生产力，制定高峰时段的出行计划，在重要地点提供有针对性的信息（如安全性、特殊事件），并通过提供健身洞察来改善租户健康。

可持续发展： 新趋势是将社会责任置于公司治理前面。 在美国，人们创造了B-Corps以认识到社会价值创造。 可持续发展报告是这一趋势的一部分，诸如GRESB和GRI等标准的出现可能成为智能建筑生态系统的重要指标。 数据收集的自动化整合可以促进可持续发展报告并减少相关成本。

下表显示了业主、租户和住户价值主张的一个例子。 改造栏描述了这种解决方案对现有建筑的时间收益和改造便利性。 改造市场远远大于新建业务，并提供更快的收益潜力。 不管怎样，一些先进的解决方案更适合于新建筑，因为它们需要更深入地集成传感器到建筑中。

完全集成优势

上述用例依赖于产生大数据传感器的增长和能够处理数据基于云分析的基础设施。 通过利用完全可用的数据，一个集成的物联网解决方案可提供比非集成的方法更多的洞察力和价值。

完全集成的系统可以在很多方面使用户受益。 例如，连接的系统允许所有数据被自动组合、分析和执行，以减少与手动、容易出错的过程的相关成本。 此外，可用数据的广泛性为用户提供了有关行业和社会趋势的战略洞察，从而有助于决策，实现ERP集成并提供预测分析。

为商业房地产行业创造价值

商业房地产运营商完全集成物联网解决方案的价值来自于如下：

市场差异： 较低的公用事业账单，没有租户问题（如通过预见性维护在问题发生之前解决），增加财产价值。

估值： 根据实际数据（业主方面，还有具体要求的租户）进行更为精确和细致的估值。

财务利益： 房地产估值实时数据，可以实现标准化的风险预测。

为什么LoRa是一个改变游戏规则的商业地产解决方案

LoRa连接解决方案的优势概括如下：

技术方面

低资产部署成本由于：

− 良好的室内穿透力： 一个网关可以覆盖整个物联网应用，包括建筑、地下停车场及周边的户外休闲区。无需如网状网络解决方案进行复杂的覆盖分析。

- 易于安装： 由于低功耗而无需电源线，相对于现有的解决方案如GSM、LTE和WiFi。

安全： 内建AES-128加密

全球标准： LoRaWAN™规范无缝连接且易扩展。

地理位置： LoRa是唯一商业可用的解决方案，具有免GPS服务，没有额外的功耗成本。

连接成本低： 工作在免费的ISM频段（如果使用外部服务提供商，那么连接费用非常低）

业务方面

现成可用： 可以商业化部署在私有和公共网络中。

无/非常低的配置成本： 成本与其他基于SIM的解决方案相比，LTE-M和NB-IoT。

开放的网络：

- 能够从多个竞争的网络服务提供商中选择（竞争推动价格随时间推移而降低，而不是如其他技术锁定在一个网络服务商）。

或

- 在建筑层面部署专用本地网络，可能通过管理的建筑池扩展覆盖范围，建设自己的网络或向其他运营商（例如与酒店连锁结成合作伙伴获得即时的广泛覆盖）提供或租用带宽。

利用部署的资产： 商业园区和工业区通常密集组群，酒店通常在附近。一个LoRa网关可能覆盖32多公里以内的许多建筑物，即使在密集的城市环境中也是如此。

不断增长的生态系统： LoRa Alliance™是一个开放的非营利性协会，有450多家公司致力于推动开放的、全球标准化的LoRaWAN协议，物联网应用安全的运营级LPWAN连接。到目前为止，在全球有超过50多个国家部署了公共和私有的LoRaWAN网络。

商业模式选择

除了硬件的销售之外，一个通用的、灵活的和模块化基于云的分析和服务的软件平台将会为每个人创造更多的价值。 当与硬件结合时，那么这种类型的平台能够免费部署到建筑物上（或作为租用服务的一部分），并为服务提供商保留所有权。 然后，服务提供商能够向业主和租户收取网络提供的增值服务费（用户预定设备模型）。 平台和相关服务可以轻松地根据业主和租户的特殊需求量身定制。

另一种方法是销售硬件，并将服务作为品牌服务或白色标签提供给建筑所有者，那么就会分享收入和自身平台品牌化。

结论

目前，通过新技术实施，现在可以实现物联网的新商业房地产商业模式：

通过传感器的连接、整合和互 *** 作实现数据汇集

使用先进的基于云的软件和分析进行数据分析

基于数据分析的实时服务

LoRa技术能够立即获得预期的投资回报。 它还提供更灵活的商业模式，可以随着时间的推移提高解决方案提供商的价值。

通过采用集成物联网解决方案的商业房地产，当客户在管理其商业地产投资组合时将具有很大的竞争优势。 这些集成解决方案不仅可以降低与维护建筑相关的维护和运营成本，还将有助于增加财产价值，改善客户服务，为未来几年的商业房地产业主和管理者提供新的收入来源。

物联网应用中的无线技术有多种，可组成局域网或广域网。组成局域网的无线技术主要有24GHz的WiFi，蓝牙、Zigbee等，组成广域网的无线技术主要有2G/3G/4G等。这些无线技术，优缺点非常明显，可如下图总结。在低功耗广域网（Low Power Wide Area Network,LPWAN）产生之前，似乎远距离和低功耗两者之间只能二选一。当采用LPWAN技术之后，设计人员可做到两者都兼顾，最大程度地实现更长距离通信与更低功耗，同时还可节省额外的中继器成本。

LoRa 是LPWAN通信技术中的一种，是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式，为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络。目前，LoRa 主要在全球免费频段运行，包括433、868、915 MHz等。

LoRa技术具有远距离、低功耗（电池寿命长）、多节点、低成本的特性。

下图以USA情况为例，从灵敏度、链路预算、覆盖范围、传输速率、发送电流、待机电流、接收电流、2000mAh电池使用寿命、定位、抗干扰性、拓扑结构、最大终端连接数等参数上比较了Sigfox、LTE-M、ZigBee、WLAN、80211ah和LoRa的区别。后续的LoRa技术小型科普文（下）将具体解释以上的部分参数。
LoRa网络构成

LoRa网络主要由终端（可内置LoRa模块）、网关（或称基站）、Server和云四部分组成。应用数据可双向传输。

LoRa联盟LoRa联盟是2015年3月Semtech牵头成立的一个开放的、非盈利的组织，发起成员还有法国Actility，中国AUGTEK和荷兰皇家电信kpn等企业。不到一年时间，联盟已经发展成员公司150余家，其中不乏IBM、思科、法国Orange等重量级产商。产业链（终端硬件产商、芯片产商、模块网关产商、软件厂商、系统集成商、网络运营商）中的每一环均有大量的企业，这种技术的开放性，竞争与合作的充分性都促使了LoRa的快速发展与生态繁盛。

网络部署

目前LoRa网络已经在世界多地进行试点或部署。据LoRa Alliance早先公布的数据，已经有9个国家开始建网，56个国家开始进行试点。中国AUGTEK在京杭大运河完成284个基站的建设，覆盖1300Km流域；
美国网络运营商Senet于2015年中在北美完成了50个基站的建设、覆盖15,000平方英里（约38850平方千米），预计在第一阶段完成超过200个基站架设；
法国电信Orange宣布在2016年初在法国建网；
荷兰皇家电信kpn宣布将在新西兰建网，在2016年前达到50%覆盖率；
印度Tata宣布将在Mumbai和Delhi建网；
Telstra宣布将在墨尔本试点……(后续的文章将详细介绍部分公司利用LoRa技术做出的应用)

LoRaWAN协议

LoRaWAN是 LoRa联盟推出的一个基于开源的MAC层协议的低功耗广域网（Low Power Wide Area Network, LPWAN）标准。这一技术可以为电池供电的无线设备提供局域、全国或全球的网络。LoRaWAN瞄准的是物联网中的一些核心需求，如安全双向通讯、移动通讯和静态位置识别等服务。该技术无需本地复杂配置，就可以让智能设备间实现无缝对接互 *** 作，给物联网领域的用户、开发者和企业自由 *** 作权限。

LoRaWAN网络架构是一个典型的星形拓扑结构，在这个网络架构中，LoRa网关是一个透明传输的中继，连接终端设备和后端中央服务器。网关与服务器间通过标准IP连接，终端设备采用单跳与一个或多个网关通信。所有的节点与网关间均是双向通信，同时也支持云端升级等 *** 作以减少云端通讯时间。终端与网关之间的通信是在不同频率和数据传输速率基础上完成的，数据速率的选择需要在传输距离和消息时延之间权衡。由于采用了扩频技术，不同传输速率的通信不会互相干扰，且还会创建一组“虚拟化”的频段来增加网关容量。LoRaWAN的数据传输速率范围为03 kbps至375 kbps，为了最大化终端设备电池的寿命和整个网络容量，LoRaWAN网络服务器通过一种速率自适应（Adaptive Data Rate , ADR）方案来控制数据传输速率和每一终端设备的射频输出功率。全国性覆盖的广域网络瞄准的是诸如关键性基础设施建设、机密的个人数据传输或社会公共服务等物联网应用。关于安全通信，LoRaWAN一般采用多层加密的方式来解决：一、独特的网络密钥（EU164），保证网络层安全；
二、独特的应用密钥（EU164），保证应用层终端到终端之间的安全；
三、属于设备的特别密钥（EUI128）。LoRaWAN网络根据实际应用的不同，把终端设备划分成A/B/C三类：Class A：双向通信终端设备。这一类的终端设备允许双向通信，每一个终端设备上行传输会伴随着两个下行接收窗口。终端设备的传输槽是基于其自身通信需求，其微调是基于一个随机的时间基准（ALOHA协议）。Class A所属的终端设备在应用时功耗最低，终端发送一个上行传输信号后，服务器能很迅速地进行下行通信，任何时候，服务器的下行通信都只能在上行通信之后。

Class B：具有预设接收槽的双向通信终端设备。这一类的终端设备会在预设时间中开放多余的接收窗口，为了达到这一目的，终端设备会同步从网关接收一个Beacon，通过Beacon将基站与模块的时间进行同步。这种方式能使服务器知晓终端设备正在接收数据。

Class C：具有最大接收槽的双向通信终端设备。这一类的终端设备持续开放接收窗口，只在传输时关闭。

LoRa技术要点

一般说来，传输速率、工作频段和网络拓扑结构是影响传感网络特性的三个主要参数。传输速率的选择将影响系统的传输距离和电池寿命；
工作频段的选择要折中考虑频段和系统的设计目标；
而在FSK系统中，网络拓扑结构的选择是由传输距离要求和系统需要的节点数目来决定的。LoRa融合了数字扩频、数字信号处理和前向纠错编码技术，拥有前所未有的性能。此前，只有那些高等级的工业无线电通信会融合这些技术，而随着LoRa的引入，嵌入式无线通信领域的局面发生了彻底的改变。

前向纠错编码技术是给待传输数据序列中增加了一些冗余信息，这样，数据传输进程中注入的错误码元在接收端就会被及时纠正。这一技术减少了以往创建“自修复”数据包来重发的需求，且在解决由多径衰落引发的突发性误码中表现良好。一旦数据包分组建立起来且注入前向纠错编码以保障可靠性，这些数据包将被送到数字扩频调制器中。这一调制器将分组数据包中每一比特馈入一个“展扩器”中，将每一比特时间划分为众多码片。

即使噪声很大，LoRa也能从容应对LoRa调制解调器经配置后，可划分的范围为64-4096码片/比特，最高可使用4096码片/比特中的最高扩频因子（12）。相对而言，ZigBee仅能划分的范围为10-12码片/比特。通过使用高扩频因子，LoRa技术可将小容量数据通过大范围的无线电频谱传输出去。实际上，当你通过频谱分析仪测量时，这些数据看上去像噪音，但区别在于噪音是不相关的，而数据具有相关性，基于此，数据实际上可以从噪音中被提取出来。扩频因子越高，越多数据可从噪音中提取出来。在一个运转良好的GFSK接收端，8dB的最小信噪比（SNR）需要可靠地解调信号，采用配置AngelBlocks的方式，LoRa可解调一个信号，其信噪比为-20dB，GFSK方式与这一结果差距为28dB，这相当于范围和距离扩大了很多。在户外环境下，6dB的差距就可以实现2倍于原来的传输距离。

超强的链路预算，让信号飞的更远

为了有效地对比不同技术之间传输范围的表现，我们使用一个叫做“链路预算”的定量指标。链路预算包括影响接收端信号强度的每一变量，在其简化体系中包括发射功率加上接收端灵敏度。AngelBlocks的发射功率为100mW (20dBm)，接收端灵敏度为-129dBm，总的链路预算为149dB。比较而言，拥有灵敏度-110dBm（这已是其极好的数据）的GFSK无线技术，需要5W的功率(37dBm)才能达到相同的链路预算值。在实践中，大多GFSK无线技术接收端灵敏度可达到-103dBm，在此状况下，发射端发射频率必须为46dBm或者大约36W，才能达到与LoRa类似的链路预算值。

因此，使用LoRa技术我们能够以低发射功率获得更广的传输范围和距离，这种低功耗广域技术正是我们所需的。

关于LPWAN

低功耗广域网络（Low Power Wide Area Network, LPWAN)是物联网中不可或缺的一部分，具有功耗低、覆盖范围广、穿透性强的特点，适用于每隔几分钟发送和接收少量数据的应用情况，如水运定位、路灯监测、停车位监测等等。LPWAN相关组织LoRa联盟目前在全球已有145位成员，其繁茂的生态系统让遵循LoRaWAN协议的设备具有很强的互 *** 作性。一个完全符合LoRaWAN标准的通讯网关可以接入5到10公里内上万个无线传感器节点，其效率远远高于传统的点对点轮询的通讯模式，也能大幅度降低节点通讯功耗。

2021下半年，英国太空初创公司SpaceLacuna首次使用荷兰Dwingeloo的射电望远镜从月球上反射回LoRa信息。从数据捕获的质量来看，这绝对是一次令人印象深刻的实验，因为其中一条消息甚至包含完整的LoRaWAN 帧。

据悉，LacunaSpace 使用一组低地球轨道卫星从与Semtech 的 LoRa设备和地面无线射频技术集成的传感器接收信息。卫星在距地面500 公里处每100 分钟在地球两极上空盘旋一次。随着地球自转，卫星覆盖全球。LoRaWAN由卫星使用，它可以节省电池电量，并且消息会在短时间内存储，直到它们通过地面站网络。然后将数据中继到地面网络上的应用程序，或者可以在基于Web 的应用程序上查看。

此次，LacunaSpace发出的LoRa信号持续了244 秒后被同一芯片接收， 其传播距离大约730360公里，截至目前，这或许是LoRa消息传输的最远距离。

要说基于LoRa技术的星地通信，其实早在2018年 2 月的TTN(TheThings Network)大会上，就已经取得了里程碑式的进展，证明了LoRa 可在卫星物联网下应用的可能性。在当时现场演示中，接收机捕捉到了从低轨卫星传来的LoRa信号。

如今，利用现有的低功耗远距离物联网技术，如LoRa或NB-IoT，为全球各地的物联网设备和在轨卫星之间提供直接通信，可以被视为低功耗广域网市场的一部分。在其商业价值在被大范围认可之前，不妨碍这些技术成为一个很有意思的应用方向。

Semtech发力LR-FHSS

填补物联网连接的市场空白

早在前几年，Semtech就开始发力LR-FHSS，并于2021年年底正式宣布LoRa平台增加对LR-FHSS的支持。

所谓LR-FHSS，即长距离-跳频扩频，英文全称为LongRange – Frequency Hopping SpreadSpectrum。同LoRa一样，也是一种物理层调制技术，其性能大部分与LoRa保持一致，如灵敏度、带宽支持等。

LR-FHSS理论上可支持数以百万计的终端节点，这显著提高了网络容量，解决之前制约着LoRaWAN发展的信道拥塞问题。此外，LR-FHSS还具有高抗干扰性，可通过提高频谱效率来缓解数据包冲突，并拥有上行链路跳频调制能力。

集成LR-FHSS功能后，LoRa更适用于终端密集、数据包多的应用场景。也因此，集成了LR-FHSS功能的LoRa卫星项目具备多重优势：

一是，可接入十倍于LoRa网络的终端容量 ;

二是，传输距离更远，可达600-1600km ;

三是，抗干扰性更强 ;

四是，实现了更低的成本，包括管理和部署成本(不需要额外开发硬件，自身具备卫星通讯能力)。

据悉，Semtech的LoRaSX1261、SX1262收发器和 LoRaEdgeTM 平台以及V21网关参考设计均已支持LR-FHSS。因此，在现实应用中， 通过 LoRa终端 与 网关 分别进行软件升级与更换，即可先提升网络容量和抗干扰能力，而对于已经部署了V21网关的LoRaWAN 网络，运营商可以通过简单的网关固件升级来启用新功能。

集成LR-FHSS

LoRa不断拓展应用版图

此前，物联网市场研究机构BergInsight发布了一份卫星物联网的调研报告，数据显示，虽然受到新冠疫情的不利影响，2020年全球卫星物联网用户数仍然实现增长，总规模达到340万;预计未来几年全球卫星物联网用户年复合年增长率将高达358%，在2025年将达到1570万。

目前， 全球仅有10%的地区可以访问卫星通信服务 ，这为卫星物联网的发展提供了广阔的市场空间，也是低功耗卫星物联网的机会。

LR-FHSS也将在全球范围内推动LoRa部署的发展，LoRa平台增加对LR-FHSS的支持后，不仅有助于其为偏远地区提供具有更高性价比、无处不在的连接服务，更标志其向在人口稠密地区实现大规模物联网部署迈出了重要一步，将进一步推动LoRa的全球部署以及进一步拓展创新应用：

01

支持卫星物联网服务

LR-FHSS让卫星能够连接到全球的广大偏远地区，支持无网络覆盖区域的定位和数据传输需求。相关LoRa用例包括野生动物的追踪、海上船只集装箱定位、牧场牲畜定位、提高农作物产量的智能农业解决方案、以及用于提高供应链效率的全球分销资产跟踪等。

02

支持更频繁的数据交换

在以往的LoRa应用领域中，如物流及资产追踪、智慧楼宇及园区、智能家居、智慧社区等，由于这些应用场景下发出的信号越来越长、信号交换越来越频繁的原因，空中的LoRa调制信号量将显著增加。由此带来的LoRaWAN发展的信道拥塞问题也可通过升级LoRa终端及更换网关来解决这一问题。

03

增强室内深度覆盖

除了拓展网络容量之外，LR-FHSS支持在同一网络基础设施中实现更深的室内终端节点，从而提高了大型物联网项目的可扩展性。例如，LoRa是全球智能电表市场的首选技术，而增强的室内覆盖将进深度一步巩固其地位。

低功耗卫星物联网入局玩家越来越多

海外LoRa卫星项目不断涌现

麦肯锡公司曾预测，天基物联网的产值在2025年可能达到5600-8500亿美元的产值，这也许是大量企业追逐这一市场的主要原因。当前，已有近几十家厂商提出了卫星物联网组网计划。

从海外市场来看，卫星物联网是物联网市场一个创新的重要领域。LoRa作为低功耗卫星物联网中的一部分，在海外市场上已经有了不少应用：

2019年，Space Lacuna联合Miromico开始对LoRa卫星物联网项目进行商业试验，并于次年成功应用到农业、环境监测或资产跟踪当中。通过使用 LoRaWAN，电池供电的物联网设备的使用寿命可以延长，节省运维成本。

IRNAS 与Space Lacuna合作 探索 LoRaWAN技术的新用途，包括跟踪南极洲的野生动物以及使用 LoRaWAN网络的浮标，以便在海洋环境中部署密集的传感器网络，从而支持系泊应用和漂流。

Swarm (已被Space X收购)已将Semtech的LoRa器件集成到其连接解决方案中，从而实现近地轨道卫星间的双向通信。为Swarm在物流、农业、联网 汽车 和能源等领域开辟了新的物联网(IoT)使用场景。

Inmarsat与Actility合作形成Inmarsat LoRaWAN网络，该平台以Inmarsat ELERA骨干网络为基础，为物联网客户提供丰富的解决方案，包括农业、电力、石油和天然气、采矿、物流等行业。

……

纵观海外市场，不仅已有不少成熟的应用该项目。很多企业的积极性也非常高，Omnispace、EchoStarMobile、Lunark等等众多公司都在尝试利用LoRaWAN网络以提供更成本更低、容量更大、覆盖范围更广的物联网服务。

写在最后

虽说，LoRa技术还可用于填补缺乏传统网络覆盖的农村地区和海洋的空白，是解决“万物互联”的极佳路径。

但是从国内市场角度来看，LoRa在这方面的发展仍处于起步阶段。 相比海外，面临着更多的难题：需求方面，由于海事卫星的网络覆盖已经非常好且数据可以双向传输，因此并不强劲;应用方面，国内仍然比较局限，主要盯着集装箱项目，鉴于以上原因，国内卫星企业想要推动LR-FHSS的应用也比较难;资本方面，由于项目的不确定比较大，项目可大可小、周期很长，因此这种类型的项目很大程度上取决于资本的投入。

LoRa是一种专用于无线电调制解调的技术,LoRa融合了数字扩频、数字信号处理和前向纠错编码技术,拥有前所未有的性能。

LoRa是semtech公司开发的一种低功耗局域网无线标准，其名称“LoRa”是远距离无线电（Long Range Radio），它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍。

LoRa是基于Semtech公司开发的一种低功耗局域网无线标准，其目的是为了解决功耗与传输难覆盖距离的矛盾问题。一般情况下，低功耗则传输距离近，高功耗则传输距离远，通过开发出LoRa技术，解决了在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远的技术问题，实现了低功耗和远距离的统一。

LoRa实际上是物联网（IoT）的无线平台。Semtech的LoRa芯片组将传感器连接到云端，实现数据和分析的实时通信，从而提高效率和生产率。

LoRa全称是Long Range，是远距离的意思。它是一种物理层的无线数字通信调制技术，也称扩频连续调频调制技术，具有传输距离远、抗干扰性强、组网灵活、低功耗等特点，适用于信号覆盖弱、有长距离通信需求的场景。
如果你有LoRa组网部署需求，可以看一下机智云物联网。
机智云LoRa解决方案具备安装 *** 作简单、无需布线、支持远程控制等优势，为许多不能布线或不方便布线的企业、厂房、仓库、山区等场景解决布线烦恼߅，利用信号传播实现互联互通。机智云通过LoRa模组、LoRa DTU、LoRa网关、边缘服务器和云平台等自研产品和服务，解决传统的LoRa部署方案常见的问题，如信道碰撞、OTA升级失败率高、稳定性差等。这个方案可以应用在智能抄表、智能停车、车辆追踪、宠物跟踪、智慧农业、智慧工业、智慧城市、智慧社区等领域。

LoRa和NB－IoT最大的区别是：NB－IoT是工作在蜂窝授权频段上，网络由运营商进行部署和维护，为保证能与基站进行正常的通信以及工作，有必要在产品实际部署之前对其功能进行有效的验证。
而LoRa是非蜂窝网络，其标准细节的非公开性，使得产生用于验证的标准信号是个难点。LoRa可以利用传统的信号塔、工业基站甚至是便携式家庭网关来进行。构建基站和家庭网关价格便宜。在成本上来看，LoRa无线模块和NB－IoT无线模块成本相差不大，但在隐形成本上NB－IoT明显是要高于LoRa无线模块。

校园联网门锁整体方案：数字大脑计划。

基于对高校需求的理解及行业发展趋势，新华三发布了基于“数字大脑计划”的校园物联网整体解决方案。整个方案由新华三“智能数字平台”和生态合作伙伴终端应用组成。

在数字基础设施层面，采用企业级宽带无线WIFI 6和物联网窄带无线LoRa融合建设，为校园构建宽窄带一体化无线网络；在业务能力平台方面，以绿洲物联网平台为核心，除了提供校园统一物联网数据采集外，还融合WLAN网络智能运维和校园物联网应用，构建一体化融合平台。

整个方案包含LoRa智能门锁，物联网络基础设施、绿洲物联网平台和智能门锁管理应用4部分组成。在学生公寓部署LoRa智能门锁，既可单独部署LoRa网络。

也可基于Wi-Fi 6无线AP产品拓展LoRa模块，轻松实现智能门锁LoRa联网。智能门锁支持一卡通、指纹等6种开锁方式，学生开锁记录实时上传。

基于绿洲物联网平台的智能门锁管理应用，可对门锁进行统一管理，在线授权学生一卡通、指纹等开门权限、完成消除机械门锁钥匙的批量管理工作。同时支持学生开锁数据实时采集，对学生晚归和归寝情况进行安全统计。

管理问题：

1、效率低：学生报到／离校，钥匙批量分配和回收存在较大管理工作量。

2、不安全：传统钥匙丢失、钥匙复制，出现财物被盗等安全事故，出入记录无法查证。

3、成本高：长期存在门锁批量管理、定期巡检、对换锁芯等运营工作，人力成本高。

4、压力大：学生晚归或夜不归寝情况频发，完成依赖纯人工排查，面临极大压力。

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