低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN，Low Power Wide Area Network）技術(shù)是一種革命性的物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線接入新技術(shù)，與Wi-Fi、藍(lán)牙、ZigBee等現(xiàn)有成熟商用的無(wú)線技術(shù)相比，具有遠(yuǎn)距離、低功耗、低成本、覆蓋容量大等優(yōu)點(diǎn)，適合于在長(zhǎng)距離發(fā)送小數(shù)據(jù)量且使用電池供電方式的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備。LPWAN作為一個(gè)新興的、剛起步的技術(shù)，其市場(chǎng)普遍被看好，各廠商爭(zhēng)先研究LPWAN，參與標(biāo)準(zhǔn)制定，設(shè)商用試點(diǎn)，市場(chǎng)呈現(xiàn)百家爭(zhēng)鳴、蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)。

LoRa技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

作為L(zhǎng)PWAN技術(shù)之一，LoRa具備長(zhǎng)距離、低功耗、低成本、易于部署、標(biāo)準(zhǔn)化等特點(diǎn)。

LoRa采用線性擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，高達(dá)157 dB的鏈路預(yù)算使其通信距離可達(dá)15 km以上（與環(huán)境有關(guān)），空曠地方甚至更遠(yuǎn)。相比其他廣域低功耗物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（如Sigfox），LoRa終端節(jié)點(diǎn)在相同的發(fā)射功率下可與網(wǎng)關(guān)或集中器通信更長(zhǎng)距離。LoRa采用自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率策略，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化每一個(gè)終端節(jié)點(diǎn)的通信數(shù)據(jù)速率、輸出功率、帶寬、擴(kuò)頻因子等，使其接收電流低達(dá)10 mA，休眠電流小于200 nA，低功耗從而使電池壽命有效延長(zhǎng)。LoRa網(wǎng)絡(luò)工作在非的頻段，前期的基礎(chǔ)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本很低，終端模塊成本約為5美元。LoRaWAN是聯(lián)盟針對(duì)LoRa終端低功耗和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備兼容性定義的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范，主要包含網(wǎng)絡(luò)的通訊協(xié)議和系統(tǒng)架構(gòu)。LoRaWAN的標(biāo)準(zhǔn)化保證了不同模塊、終端、網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器之間的互操作性，物聯(lián)網(wǎng)方案提供商和電信運(yùn)營(yíng)商可以加速采用和部署。

現(xiàn)有許多部署好的網(wǎng)絡(luò)都采用了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)單獨(dú)節(jié)點(diǎn)要通過(guò)其他節(jié)點(diǎn)傳遞信息，這不僅增加了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，而且縮短了電池壽命。相反，LoRa網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是一個(gè)典型的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，當(dāng)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離連接時(shí)，終端節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)可直接進(jìn)行信息交互，有效減少網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性和能量損耗，延長(zhǎng)電池壽命。

（1）終端節(jié)點(diǎn)（含傳感器）：包括物理層、MAC層和應(yīng)用層的實(shí)現(xiàn)，使用LoRa線性擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，遵守LoRaWAN協(xié)議規(guī)范，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)遠(yuǎn)距離傳輸。

（2）網(wǎng)關(guān)/集中器：完成空中接口物理層的處理。網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)接收終端節(jié)點(diǎn)的上行鏈路數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)聚集到一個(gè)各自單獨(dú)的回程連接，解決多路數(shù)據(jù)并發(fā)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集和轉(zhuǎn)發(fā)。終端設(shè)備采用單跳與一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)關(guān)通信，所有的節(jié)點(diǎn)均是雙向通信。網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過(guò)以太網(wǎng)回傳或任何無(wú)線通信技術(shù)（如2G、3G、4G）建立通信鏈路，使用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP連接。

（3）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器：負(fù)責(zé)進(jìn)行MAC層處理，包括消除重復(fù)的數(shù)據(jù)包、自適應(yīng)速率選擇、網(wǎng)關(guān)管理和選擇、進(jìn)程確認(rèn)、安全管理等。

（4）應(yīng)用服務(wù)器：從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器獲取應(yīng)用數(shù)據(jù)，管理數(shù)據(jù)負(fù)載的安全性，分析及利用傳感器數(shù)據(jù)，進(jìn)行應(yīng)用狀態(tài)展示、即時(shí)警告等。

LoRa是一種適合于具有低功耗、低成本、遠(yuǎn)距離等需求的廣域物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的非頻譜網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，目前已在內(nèi)廣泛部署使用。面對(duì)頻譜廣域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)NB-IoT發(fā)展所帶來(lái)的挑戰(zhàn)，LoRa應(yīng)該在NB-IoT還沒(méi)成熟商用之前，積極推動(dòng)挖掘出更多具有實(shí)用性、高效性的應(yīng)用，給用戶提供更優(yōu)質(zhì)的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，培養(yǎng)用戶粘性，快速實(shí)現(xiàn)LoRa應(yīng)用和節(jié)點(diǎn)數(shù)量的高增長(zhǎng)，在未來(lái)廣域物聯(lián)網(wǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)重要的一席之地。