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。
物联网无线通信技术主要分为两类：一类是Zigbee、WiFi、蓝牙、Z-wave等短距离通信技术；另一类是LPWAN（low-power Wide-Area Network，低功耗广域网），即广域网通信技术。
LPWA又可分为两类：一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox技术；另一类是工作于授权频谱下，3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术，比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT。
扩展资料：
物联网（ IoT ，Internet of things ）即“万物相连的互联网”，是互联网基础上的延伸和扩展的网络，将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，实现在任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，IT行业又叫：泛互联，意指物物相连，万物万联。由此，“物联网就是物物相连的互联网”。
这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。
因此，物联网的定义是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
参考资料来源：百度百科-物联网
现在Wi-Fi和4G LTE蜂窝技术已经成为了两大最为成功的无线技术。多年来，它们一直优势互补，而此时它们似乎正在相互融合。人们对无线容量的要求一直很高——而现在正是促进技术融合的最佳时机。但这一切如何实现，却完全是另一回事。Wi-Fi最大的优势在于，它是在未授权的频谱上运行的，任何人都可以部署Wi-Fi网络，而且能够支持人们能想到的几乎所有智能手持设备或物联网设备。Wi-Fi最适合的是大容量、高密度且低移动性的室内应用。另一方面，蜂窝技术在过去几十年里横扫全球，打造出了一个数万亿美元的电信行业，它具备无处不在的室外覆盖、无缝的移动等优点，更完美支持语音和流媒体等实时应用。两项技术的结合将为整个行业带来巨大的希望，但问题是二者如何结合。毫无疑问这两项技术将继续专注于为用户提供“始终保持最佳连接”体验目标。实际上，用户在乎的只是快速、可靠且经济实惠的技术，但是具体使用何种无线技术他们并不在乎。
各行各业不断尝试Wi-Fi/蜂窝网络融合，随着各个技术的不断推进，了解这些不同方法之间的区别非常重要，其实答案并没有正确或错误之分，只是选择不同而已(具体取决于用户的参考架构)。与所有事物一样，市场会决定最终在什么时间采用什么方法。
未授权频段中的LTE(LTE-U和LAA-LTE)
最近关注度最高的一个选择就是LTE-U。经过高通和其他无线接入网(radio access
network，简称RAN))供应商的推广，LTE-U是在5GHz未授权频段上直接运行LTE的一种方式。这种方式为了得到更多的无线频谱来支持移动服务，在覆盖度上优势会降低。这一概念仍在第三代合作伙伴计划(3rd
Generation Partnership Project，简称3GPP)下进行开发，以期符合R13(Release
13)标准中的辅助授权接入(LTE-LAA)。
LAA继续运行已授权频段中的所有LTE控制和数据信道，采用LTE-Advanced实现它们之间的信道绑定。未授权频段旨在提供额外的数据平面性能——实际数据平面性能的提升。这种方法的最大挑战就是，解决LTE与Wi-Fi在未授权频段中的和谐共存问题，但是共享频谱并不是LTE
的DNA(固有特性)。
有相关人士表示，LTE-U可以轻松与未授权频段的Wi-Fi共存并保证其运行，这与现在不同Wi-Fi网络共享频段的方法类似。但同时也有人担心，LTE的固有性质会导致其将Wi-Fi挤出这些频段。不同于Wi-Fi先到先得的基于竞争性的访问模式，LTE假定是可以完全控制其运行所在的频段，LTE的目的并不在于争抢着接入介质。
Wi-Fi采用的是先听后说(listen-before-talk，简称LBT)的机制，即希望使用该频段的任何设备必须先听，看此频段是否被占用。如果此频段不繁忙，设备就可以占用并开始传输。此频段最长只能保持10微秒，之后将被释放并重复进行LBT。这可确保对介质的公平访问，同时也是一个非常有效的共享未授权频谱的方法。目前需要解决的问题是如何在未授权频段中使用LBT并取得最佳实施效果，因为这会要求介质访问控制层的变化。
如果不能很好的实施LBT机制，LTE-U技术的可行性就可能会受到限制，因为公共场所的所有者和其他企业不愿意部署任何可能对未授权频段产生负面影响的设施。酒店、会议中心、体育场和交通枢纽这类这些公共场所都是极需海量数据的理想场所。现在，高质量的Wi-Fi
服务发挥着至关重要的作用，它们可以吸引顾客进入并停留在上述公共场所中。这还会有效地使公共场所重视保护未授权频段。许多场所现在甚至聘用员工追踪这些频段的使用情况。这样就必须确保3GPP出台的LAA-LTE标准都根据IEEE规范支持LBT机制。
LTE + Wi-Fi链路聚合(LWA)
采用未授权频谱的LTE的另一个方法就是LTE Wi-Fi聚合(LWA)，这种方法在业界将会更受欢迎。
这种受高通大力推广的技术，虽然与LTE-U和LAA-LTE仍有一些差异，但是其实现的效果与LTE-U和LAA-LTE仍然非常类似。借助LWA，可分离LTE数据有效载荷，一些流量会通过Wi-Fi传输，剩余的则通过LTE本身来传送，从而大大提升LTE服务的性能。人们预计，LWA会在标准化过程中快速发展，并被3GPP纳入2016年夏天发布的R13标准。LWA集中采用Wi-Fi接入点来增大LTE
RAN，在80211 MAC框架中传送LTE，因此虽然它正在传送LTE数据，但是看起来却像另一个网络的Wi-Fi。
采用LWA，Wi-Fi在未授权频段上运行，而LTE在授权频段上运行，这两种无线技术的结合会带来绝佳的用户体验。这两种技术都可以发挥各自所长，LTE无需再执行任何不正常的 *** 作。与未授权频谱中LTE的部署不同(此部署需要全新的网络硬件和全新的智能手机)，LWA只需简单的软件升级就能启用，智能手机采用LWA就能为这两种无线网络供电并拆分数据平面流量，从而使一部分LTE流量可以通过Wi-Fi进行隧道传输，剩余流量通过LTE自身运行。在Wi-Fi接入点收集的流经Wi-Fi的流量，随即会被传送回LTE小蜂窝基站，可有效锚定会话。这些流量在LTE小蜂窝基站结合到一起，然后发送到移动分组核心网(evolved
packet core，简称EPC)，并从那里传送到互联网。
这种方法的最大优势是，所有Wi-Fi流量都能从移动运营商EPC提供的服务中获益。这些服务包括计费、深度包检测、合法拦截、策略、身份验证等，不胜枚举。如果LTE信号丢失，此服务就会掉线，而用户可以通过Wi-Fi重新连接互联网。这种方法与多链路或多路径TCP有点类似，不同的是，流量可结合到蜂窝RAN，而不是返回互联网。
LTE + Wi-Fi链路聚合要求在一个固定场所内部署LTE小型蜂窝基站，场所的任何Wi-Fi
接入点都要进行软件升级从而支持LWA。Wi-Fi接入点也可以继续支持独立SSID上的非LWA流量，这是比在未授权频段中使用LTE有更多的优点，同时又避免了缺点，结合了两者的优势。因此，LWA成为一个既不影响未授权频段，又能充分利用现有Wi-Fi接入点并提升室内蜂窝性能的解决方案。
未来将会怎样
预计在2020年前，Wi-Fi
和LTE小蜂窝基站技术仍将继续融合，带来始终保持最佳连接的使用体验。LTE-U、LTE-LAA、LWA和多链路TCP都是融合这两大无线技术的选择，当然我们也将探索更多方式来达到这一效果。电信级Wi-Fi技术和LTE小蜂窝基站的前途一片光明。
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