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。通过以上的分析，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。
无线有线总线，我前面看的文章给大家分享一下。
第一部分，通信控制策略选择
当前智能家居作为物联网一个比较火的分支已经开始慢慢地走入普通老百姓的家庭， 作为一个才接触或者接触不深的普通用户如何在各种狂轰乱炸的智能家居广告中，各种大公司渲染的智能家居生活场景中选择自己合适的智能家居解决方案是一个非常头疼的问题。
当前常用通信技术方案
从实现控制通信技术方案来讲可以归类为有线方案（通过有线介质传递控制信号） 、无线方案（通过无线电波传递无线信号）两大类。
常用有线控制方案又分（RS485总线，CAN总线，KNX总线，IO直控（通过线路的干节点通断传递信号））
常用无线控制方案又分（中短距离zgb，zwave，315/433/24G非组网双向，315/433ASK，WIFI，远距离Lora ，NBIOT（有通信收费））
两分类方案可靠性分析
有线 >无线
由于有线信号传递是通过物理介质，电压的震动变化传递信息，在线路布线规范的情况下受外界的干扰极小，在可靠性的大方向上无线则受制于传输距离，传输范围内的电磁环境，通信组网延时等因素影响存在不能将控制信息传递到被控设备的情况。最直观的例子就是大家用座机打电话给座机电话声音是非常清晰地，但是用手机打电话给手机，或者座机打给手机则有时候会出现通信断断续续的情况。所以有线的可靠性要高于无线。
有线控制方案中： IO直控>总线
IO直控由于是通过通断信号直接输入给控制系统或者嵌入式单片机，中间不经过任何的数据调制，转换，通就是通，断就是断，单片机能非常清晰和清楚的获得通断信号，从而做出执行反应，几乎是没有延时实时发生。
各类总线通信则是通过专用的通讯协议芯片将需要传递的信息调制转换为标准的总线电平信号通过一定频率的电平信号震动来传递信息，中间多了信息程序处理转换和电平转换两个环节。两种方式各有优劣势，现有有线控制方案中一般两种被组合使用。IO直控稳定可靠，但是传输的指令数据有线，两线只能传递0/1，通俗可以理解发电报，总线稳定可靠略低，但是总线两线则可以传输各种控制指令，可以把它理解为可以传输任意信息的电话线。
无线控制方案中： NBIOT>Lora > wifi > zgb/ zwave > 315/433/24G非组网双向 > 315/433ASK
NBIOT由于是基于运营商的手机网络，理论上有信号的地方就能连接控制，但是由于模块价格偏贵和需要支付运营商通信费用，现在还不能大规模应用与家庭，但是在共享单车，智能电表，智能充电桩。。。等比较分散的商业项目应用非常广泛。
Lora也是最近非常热的一个无线通讯技术，集合了双向通信，无线抗干扰能力强，自动调频避开拥堵，通信距离远，上电即可通信等优点，后续再智能家庭中的应用肯定会越来越多，现阶段发展也是受制于模块费用偏贵，体积偏大，组网加密通信体系还不够完善等因素还没有大规模应用。
Wifi由于各大芯片厂商的加入现在价格非常便宜可以堪称廉价，由以前几十元到现在的几元只用了不到2年的时间，被广泛的应用到各种智能单品。但是由于路由组网，网络延时等原因，在大房子大规模应用还是有其局限性，例如停电来电后，需要等待其连接网络才能受控，一个情景执行可能有不一致等情况。
zgb/ zwave 作为老牌的短距离自组网无线通讯协议在几年前的无线通讯方案中可谓风光无限，现在由于wifi的冲击已经慢慢的被边缘化，从当时设计这套通信规则的人来讲，自组网是非常好的一个方式，也非常有远见，但是短距离制约了其发展，对网络布点非常考验经验，你至少要做到在其通信范围内有一个备用节点可以备用，否则一旦关键节点故障，通过这个关键节点的控制设备都会脱网不能控制。同时由于组网需要时间，也不能通电立即运行。适合于面积较小的房子控制，房子一旦大了延时就会非常明显。
315/433/24G非组网双向，这个相当于就是各大厂家自由发挥的比较多没有统一的标准和协议，要点对点，还是多对点，还是点对多，还是多对多全靠厂家后台设置匹配，由于没有标准的组网规则协议，这个的稳定可靠全靠厂家的基本功。通信距离短也不适合大房子应用。
315/433ASK，该方案现在主要传输2262和1527编码无线信号，在世界范围内都是用得比较广的短距离无线通信协议，没有组网的感念，信号直达，简单，控制方便，模块成熟，成本可控，被大规模应用，淘宝上有成千上万种模块可以选择自由组合，扩展非常灵活，劣势就是没有反馈。
通信技术方案选择总结
如果你房子比较大选择有线控制是不二的选择。
如果房子偏小对控制实时性可靠性要求不高，可以选择无线方案。
个人觉得作为家庭控制而言，毕竟这些都是高频使用的设备，有线方案前期布线是多了一个环节但是后期会很省心推荐使用有线为主无线为辅的方案，布线有遗漏的地方用无线去弥补。
第二部分，联网控制策略选择
智能家居作为物联网的重要组成部分，联网控制已经作为一个基础的标配控制方式。现在大家应该被各种云控制的广告包围着吧，各种大数据，智能AI的营销是不是也有耳闻呢？是不是会觉得这些概念都很高端，很前卫。
那什么是云控制，什么是大数据？
简单通俗一点讲就是，你家里老婆什么时候回家，小孩什么时候回家，燃气阀是否开启，传感器探测到你上了几次卫生间，现在家里是否有人。。。这些信息通过家里的智能设备先传递到商家的服务器，然后你的手机通过账号密码连接到商家服务器，商家的服务器将相关的数据推送给你，让你知道家里的状态，你通过手机控制 *** 作家里的设备几点开，几点关，通过商家的服务器控制到你家里的智能设备，这就是云控。 手机<->商家服务器 <-> 家里智能设备。
你吃喝拉撒的这些控制数据累计多了就是大数据。
统计了几个月你每天都是7点上厕所，AI有可能认为你每天都是7点钟上厕所，然后突然又一天7点自动给你把厕所灯打开了，然而你今天想睡懒觉。。。。 这就是AI。
站在开放物联网云平台商角度：
现在有非常多的免费物流网云平台，小米的生态，京东的生态，阿里的生态。。。。大家的思路都是想让智能家居或者家电厂家把所有的设备挂上去，在云端实现对所有设备的管理和控制，现在很多基础服务都是免费的，就像当初的淘宝免费一样，后续这个就说不清楚了。这个是云商的非常精明的盈利模式，自己不用花很多精力去开发各种各样的硬件设备，只需软件平台就能整合各种硬件资源创造财富，同时通过大数据分析各种设备上传的各种数据和用户使用习惯来提炼更大的商业价值。
站在智能家居或者家电设备厂家的角度来看：
自己没有精力或者技术搭建云平台，有个免费的刚好省事，也能广告宣传自己云了一把，感觉云了就高级了。同时能收集用户数据，一举多得！
不知道大家注意了没有，这里面这个环节少了一个用户的角度，上面两种利益群体都是将用户或者说用户所购买的设备、在细一点是用户所购买设备所产生的各种数据作为一种资源，为大数据分析或者更大的布局提供服务。牺牲了用户的小我成就了平台商的大我。
站在用户的角度出发：
1，我是否愿意将我家里的各种设备交给平台商管理？选择平台之后你没得选择，赶紧打开你的手机控制app看看厂家给你预制的隐私协议吧，你可以选择不用，用了我就要收集你的数据。
2，家里所有的设备在云端给人的感觉是否安全？ 当家里只是一两个插座的时候可能觉得还无所谓，但是是你家里所有的家用电器，各种探测器，电量数据，视频数据都在云端的时候呢，即使是非常安全的，但是是没有安全感的。
3，平台商服务宕机，设备被黑怎么办？当所有设备有规律的连接到平台之后，在平台的后台是能对这些规律的数据进行分析的，对黑客或者有坏心眼的人也更有诱惑力，想想让几百万个家庭同时电视关闭，水阀全部关闭，带来的轰动效应和影响力绝对可以上头条！
4，我的数据我只想我自己知道行么？现在各种渠道、软件都充斥着用户数据收集的手段，选择云端相当于把自己家庭运行状况数据全部上传。不管是平台商和其他商家都会保证不泄露用户数据，都会说客户第一，但是数据肯定会被平台商或者商家用来分析。这个就看自己感觉了。
作为一个普通用户的基本需求：
1，能安全控制自己家里的设备。
2，不想自己的各种控制数据被上传，泄露，保证自己的隐私。
有没有好的方案供大家选择？
作为一个技术爱好者回答是肯定的！动态域名端口转发
端口数据转发工作原理：只是作转发，不做存储。动态域名提供商服务的设备可以说是千奇百怪各种各样，当然转发的数据也就是各种各样了，在动态域名提供商瞬间转发的杂乱无章、毫无规律的数据大海中要去找没有规律的规律可谓是毫无意义，对黑客的兴趣大大降低，一个宕机也不会影响其他用户。
比较基础的方案是：在拥有公网的动态IP的前提下（南电信北网通的宽带）通过设置动态域名和端口转发自己来搭建一条通道不受各种平台的制约，直接和设备建立连接。
不是技术宅不懂设置，难道就没有更好的方案了么？
这里要讲一下国内比较出名的动态域名厂家就是花生壳了，我记得高中的时候就知道他的存在了。现在10多年过去了这个公司依然还在，同时不断改进，同时期的科迈好像就要差一些了。花生棒硬件的出现给这个解决方案带来了福音，抛开了动态域名申请和路由器端复杂的设置，同时内外穿透使用体验和使用各种云一样，数据不被存储，只转发。也就是你可以不需要拥有公网的动态IP，随便一根网线可以上网就可以，云端填用户名密码，这里填入域名和端口。
最近蒲公英路由器的发布也带来了第二种便捷的联网方案，可以将手机和智能设备之间架起一个独立的***网络。
从而实现 手机<->家里智能设备的直接连接。
联网控制方案选择总结
1、家里只是简单的开关插座通断电非核心设备，不在乎数据是否被收集，可以选择云服务方案。
2、家里采用的是系统解决方案，涉及到各种功能系统，对隐私和安全比较在意，选择本地网络+转发控制方案
上面只是我从一个普通用户角度出发所阐述的观点，不是推销花生壳的产品。
一直以为只有自己才想到这些，万能的淘宝给了无数的技术达人以空间，让技术宅的方案能和触及到普通消费者。 具体的大家点击推荐链接去细细的品味！
在完成了基础的通信方案略选择和联网控制策略后，下一讲我将给大家讲解认识智能家居和现在的智能家居能给我们带来什么。
原文来之大家可以自己去看看，如有侵权联系我删除~~~ 原文链接
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