- 已发布 2024年1月24日
- 最后修改 2024年1月24日
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LoRa是什么？LoRa的工作原理和LoRa技术、网络
LoRa是一种通信和网络协议，旨在通过更广泛的范围使用更低的功率传输数据。
随着我们需要交流和共享数据的方式的变化，我们对产品多样性的需求也随之而变化。在本指南中，我们将解释什么是LoRa以及它的工作原理、优点和应用。
LoRa是什么？
如今有许多发送和共享数据的方式，各种协议都可以协助完成这个任务。LoRa代表长距离，是一种无线网络协议，使用无线电通信在广泛的范围和带宽上传输数据。
LoRa实际上是一个非常新的技术发展，因为它只在2010年代中期才被发明，旨在成为一种长距离、低功耗和环保的运输数据的方式。自从它的问世以来，LoRa一直在与其他物联网（IoT）协议竞争，如Zigbee和Wi-Fi。
什么是LoRaWAN？
如果你正在寻找一种智能资产和物联网设备之间通信的通用协议，那么LoRaWAN™是一个很好的选择。LoRaWAN™是一种长距离（LoRa）、广域网（WAN）规范，优化了非常低功耗。这意味着LoRaWAN™非常适合物联网网络中的无线电池供电端点。它可以安全地以0.3 kbps到50 kbps的数据速率进行双向通信。
长距离无线电？
LoRa是一种无线电技术，虽然不像你平常用的对讲机。它使用无线电频段，但是用一系列“芯片”加密，类似于蝙蝠和海豚的通信方式。
LoRa范围
所有通信协议的强项在于其功能和范围。在LoRa的情况下，该协议具有广泛的功能和优势。与其他类似协议相比，LoRa能够在更广的范围内传输数据，并且能够传输数据的距离高达15公里，使其成为跨大范围发送信息时的理想选择，例如大型工厂、田野或购物区。LoRa频率还能够穿过墙壁、玻璃和混凝土，使其成为强大的物联网组件，可以与Wi-Fi和Zigbee等更复杂的网络协议竞争。
LoRa的应用
LoRa在许多行业的各种应用中都有使用。在商业和家庭行业中，LoRa可用于智能供暖、空调、通风和空气质量控制系统等设备。LoRa在智能水表计量、资产跟踪和健身性能监测方面也非常有效。
在工业和农业环境中，LoRa用于工业物联网设备跟踪、运动检测、农业传感器以及物流和运输管理。
LoRa还广泛应用于公共空间，在环境监测、能源管理、公共安全解决方案、停车计时器和路灯等方面具备功能。
LoRaWAN应用
LoRaWAN 的理想应用包括传感器网络、安全系统、智能家居、智能计量、工业控制和智能城市。
在城市环境中，通信范围可以达到2-5公里，在郊区环境中甚至可以达到15公里，这是通过在子GHz频率的扩频技术和自适应数据速率方案中进行通信范围和消息持续时间的权衡实现的。LoRaWAN 采用星形拓扑结构，网关提供透明桥接，用于在终端设备和中央网络或云之间发送和接收消息。
这些网关通常是由电源设备提供动力，并通过LoRaWAN协议与终端进行通信，然后通过以太网、3G或Wi-Fi等传统协议中继消息。大多数终端通信是双向的，然而，LoRaWAN支持多播广播，用于节点升级或紧急消息的大规模分发。
这一特点在洪水网络的LoRaWAN实现中特别有用，该网络由分布在容易受洪水影响的区域的传感器组成，为受灾居民提供预警系统。
LoRaWAN™ 所有实现都涉及处理关键国家基础设施数据或个人数据，该规范包括多层加密：
- 唯一的网络密钥（EUI64）
- 唯一的应用密钥（EUI64）
- 设备特定密钥（EUI128）
根据您的应用程序，终端设备可以具有不同的功能类别：
- **A类 **- 比较低功耗的终端设备类别，设备可以随时传输（上行），但接收（下行）窗口只在传输后分配
- B类 - 网络提供信标信号，设备使用该信号在预定时间打开接收窗口，并且在此期间可以传输
- **C类 **- 比较耗电模式的操作，C类设备可以持续接收，除非它们在传输
开始使用LoRaWAN
Microchip RN2483 LoRa Mote开发节点
RF Solutions Arduino Shield for GAMMA LORA RF模块
SX1276 LoRa 169/868MHz 模块开发工具
SX1276 LoRa 双频段 433/868 MBED Shield
LoRa 技术
LoRa的覆盖范围是一个巨大的优势。虽然Wi-Fi是众所周知的和常见的，但它缺乏LoRa所具有的范围，这意味着信息只能发送在更短距离内，这限制了它的可用性。虽然Wi-Fi在需要更快、更强的信号方面更有优势，但LoRa是远程通信和追踪应用的更好解决方案。
其次，由于它没有干扰，LoRa是一种极为可靠的数据传输形式。由于其结构，LoRa在传输数据时具有较少的干扰和误差，这意味着它也是一种非常可靠的数据传输方法。
LoRa的工作原理
LoRa是一种低功耗广域网络（LPWAN），通过使用无线电频率工作。LoRa通过无线电波和啁啾扩频谱调制（CSS）发送信息。啁啾扩频谱类似于蝙蝠和海豚之间的通信方式，具有线性和正弦波的波动，可以随时间增加或减少频率。信息加密并发送在这个啁啾扩频谱上。
除了无线电频率外，LoRa还使用星型结构传输数据。这意味着一个中心节点将完全向另一个节点发送消息，这意味着系统不需要与中心枢纽有永久的路径连接，并且信号在更广的范围或带宽上更强。
LoRa网关
LoRa网关采用节点和星型结构来发送和接收通信。由于这种通信方法需要较少的基础设施，这意味着每个网关可以支持更多的设备并传输更多的数据。每个8通道网关可以发送数百或数千条信息，在大量的设备上可达到1万条。此外，添加的网关越多，就可以发送更多的信息并支持更多的设备。
LoRa模块
市场上有许多类型的模块可适应LoRa协议所需的任务。首先是可用的收发模块，专为低功耗设备设计。第二个是遥测模块，用于传输放射性数据。第三种模块类型是调制解调器模块。它们被设计用于对数据进行编码和解码。无论选择哪种类型的模块，它们都有不同的尺寸和容量，取决于所需的任务。LoRa模块的范围可以达到20公里，根据模块的不同，它们的工作频率可以低至137 MHz，至高可能达到1000 MHz。
如何设置LoRa网络
要设置LoRa网络，首先需要购买并安装一个网关产品。安装完成后，下一步是通过安装LoRa网关套件中的存储卡来设置LoRa网关。然后，将必要的天线连接到LoRa网关产品上，并将已安装的SD卡 从计算机中取出并放入LoRa网关中。完成这些步骤后，打开电源，并确保网关底部的所有指示灯都亮起。安装完成。只剩下测试连通性的工作。发送一个测试数据包，并检查接收到的数据包中的元数据，以查看您连接到了哪些网关。