文章导读:
LoRa是一种什么样的技术？
2009年9月17日，一家法国公司Cycleo向人们展示了一种创新的半导体技术-LoRa，给无线数据传输带来了前所未有的距离。基于这种颠覆性的专利技术，LoRa以最低的成本实现了前所未有的低功率远程无线通信。10mW RF输出功率可提供超过25km视线距离。LoRa技术作为一个低功耗数字IP，不到50K门，可以运行在纽扣或AA电池上。
2012年3月，Semtech公司收购了无线长距离IP服务商Cycleo。Cycelo技术并入到了Semtech RF平台。
2015年2月，LoRa联盟成立于巴塞罗那移动世界大会。 LoRaMAC被重新命名为“LoRaWAN”，成为LoRa联盟成员的规范。LoRa调制解调：LoRa? (Long Range，远距离)是一种调制技术，与同类技术相比，提供更长的通信距离。调制是基于扩频技术，线性调制扩频（CSS）的一个变种，具有前向纠错（FEC）。LoRa显著地提高了接受灵敏度，与其他扩频技术一样，使用了整个信道带宽广播一个信号，从而使信道噪声和由于使用低成本晶振而引起频率偏移的不敏感性更健壮。LoRa可以调制信号19.5dB低于底噪声，而大多数频移键控（FSK）在底噪声上需要一个8-10dB的信号功率才可以正确调制。LoRa调制是物理层（PHY），可为不同协议和不同网络架构所用-Mesh、Star、点对点等等
LoRaWAN：LoRa调制解调是PHY，LoRaWAN是MAC协议，用于大容量远距离低功耗的星型网络，LoRa联盟正在对低功耗广域网（LPWAN）进行标准化。LoRaWAN协议针对低功耗、电池供电的传感器进行了优化，包括了不同级别的终端节点以优化网络延迟和电池寿命间的平衡关系。它是完全双向的，由安全专家构建确保了可靠性和安全性。LoRaWAN架构还可轻松定位移动目标用于资产跟踪，这是物联网增长量最快的应用。主要的电信运营商正在将LoRaWAN部署为全国网络，LoRa联盟正在标准化LoRaWAN以确保不同的国家网络是可以互操作的。
LoRaWAN? 是一种低功耗广域网络（LPWAN）规范，面向在地区、国家或全球网络中电池供电的无线设备。LoRaWAN 针对物联网的关键要求，如安全的双向通讯、移动化和本地化服务。LoRaWAN规范提供智能设备间无缝的互操作性，不需要复杂的本地安装，给用户、开发者、企业以自由，使其在物联网中发挥作用。
LoRaWAN网络结构通常部署成一个星型拓扑结构，其中网关是一个透明桥接，在终端设备和后台中央网络服务器之间中继消息。网关通过标准IP连接连接到网络服务器，而终端设备使用单跳无线通信到一个或多个网关。所有终端节点通信一般都是双向的，但还支持如组播操作实现软件空中升级（OTA）或其他大量信息分发以减少空中通信时间。
终端设备和网关之间的通信在不同频道和数据速率上传播。数据速率的选择需要在通信距离和消息持续时间上做一个权衡。由于扩频技术，不同数据速率的通信不会相互干扰，并创建一组“虚拟”通道以增加网关容量。LoRaWAN的数据速率范围从0.3kbps到50kbps。为最大限度地提高终端设备的电池寿命和整体网络容量，LoRaWAN网络服务器通过自适应数据速率（ADR）的方案单独管理每个终端设备的数据速率和RF输出。
针对物联网的全国范围网络，如重要的基础设施、保密的个人数据或社会对安全通信有特殊需求的社会重要功能。这已通过几层的加密解决了。
唯一网络密钥（EU164），确保网络层安全
唯一应用密钥（EU164），确保应用层端到端的安全
设备专用密钥（EUI128）
LoRaWAN有几种不同类型的终端设备以解决广泛应用中的不同需求：
双向通讯终端设备（A类）：A类的终端设备允许双向通信，因此每个终端设备的上行链路传输跟着两个短的下行链路接受窗口。传输时隙由终端设备基于其自身的通讯需求安排，根据随机时基有一个小的变化（ALOHA类型协议）。在终端设备发送一个上行链路传输后，对仅简短地要求服务器的下行链路通讯的应用来说，这种A类操作是功耗最低的终端设备系统。在其他任何时间来自服务器的下行链路通讯必须等到下一个调度的上行链路通讯。
具备调度接受时隙的双向通讯终端设备（B类）：除A类随机的接受窗口外，B类设备还在预定时间打开接受窗口。为使终端设备在预定时间打开接受窗口，它接受网关的一个时间同步信标。这使得服务器知道终端设备什么时候在侦听。
具备最大接受时隙的双向通讯终端设备（C类）：C类终端设备几乎是连续地打开接受窗口，仅在发送时关闭。
LoRa与NB-IoT有什么区别？
1、频段、服务质量和成本。
LoRa工作在1Ghz以下的非授权频段，在应用时不需要额外付费，NB-IoT和蜂窝通信使用1GHz以下的频段是授权的，是需要收费的。
2、电池寿命。
关于电池寿命方面有两个重要的因素要考虑，节点的电流消耗以及协议内容。LoRa是一种异步的基于ALOHA的协议，也就是说节点可以根据具体应用场景需求进行或长或短的睡眠;而蜂窝等同步协议的节点必须定期地联网，这样就额外的消耗了电池的电量。
3、网络覆盖和部署时间表。
NB-IoT标准在2016年公布，除网络部署之外，相应的商业化和产业链的建立还需要更长的时间和努力去探索。LoRa的整个产业链相对已经较为成熟了，产品也处于“蓄势待发”的状态，同时全球很多国家正在进行或者已经完成了全国性的网络部署。
4、设备成本。
对终端节点来说，LoRa协议比NB-IoT更简单，更容易开发并且对于微处理器的适用和兼容性更好。同时低成本、技术相对成熟的LoRa模块已经可以在市场上找到了，并且升级版还会接踵而至。
LoRa是怎样实现定位的
当任何一个LoRaWAN终端设备发送一个数据包时，会被其所在网络范围内的所有网关接收，并且每个报文都将会报告给网络服务器。所有的网关都是一样的，它们一直在所有信道上接收所有数据速率的信号。这意味着在LoRa终端设备上没有开销，因为它们不需要扫描和连接到特定的网关。传感器被简单地唤醒，发送数据包，网络范围内的所有网关都可以接收它。
LoRa与NB-IoT对比分析，谁更胜一筹
技术对比
1、工作频段与服务质量
对于工作频段而言，在远距离通讯中，对于LoRa来说，处于非授权频段进行工作，与其他行业的无线通讯网络相比较，在LoRa技术中融入了线性调频技术，充分确保了工作频段的低功耗性，在很大程度上，增加了通讯距离 。对于NB-IoT技术，主要是建立在蜂窝技术的基础之上，采用了1GHz之下的授权频段。
与NB-IoT相比，LoRa技术的抗干扰能力较强，且可实现多信道数据的并行处理，但无法提供与NB-IoT相同的服务质量，若想取得更高的服务质量，需要投入更多的资源。在NB-IoT技术之中，通过授权频段及同步协议，可为服务质量打下基础，而对于LoRa技术，其应用的场景不能对该技术有很高的服务质量要求。通过比较，NB-IoT更加可靠，可以为用户提供高质量服务，用户体验更佳，大部分运营商也更加青睐于NB-IoT。
2、网络覆盖范围与成本
在网络覆盖范围方面，NB-IoT覆盖面更大。在郊区，利用LoRa技术，传输距离只能达到15千米，而利用NB-IoT技术，传输距离可达35千米，超过前者的两倍。不过，在部署方面，LoRa要优于NB-IoT。对NB-IoT进行部署的时候，信号强度取决于4G/ITE的情况，比如NB-IoT无法部署在4G未覆盖的农村地区。在成本方面，虽然NB-IoT的服务质量比较好，但在频段授权方面，会花费很多的资金，在每个基站中，最少的投资资金也需要15000美金；对于LoRa技术，其服务质量不高，只能够适用于要求比较少的场景中，在部署成本方面，比NB-IoT会少很多。
3、电池寿命与频段利用率
对于IoTaWAN协议，能够按照实际的应用场景，对节点的通讯频率进行合理调整，有效降低了运行能耗，不管是蜂值电流，还是休眠电流均比较小，有效延长了电池的使用寿命。
市场定位
1、LoRa技术
在LoRa技术中，其协议具有一定的独特性，能够根据客户的需求，及时做出相应的改变，在网络部署方面， 花费的成本也相对较低。一般来说，LoRa技术可以应用在具有特殊要求的网站中，比如说：企业以及政府机构等。LoRa技术具有较强的灵活性，也比较经济实惠。不仅如此，LoRa可以满足定位跟踪额的需求，功耗比较低，其连接量比较大。
在我国的各个城市中，具有诸多的高速公路，各个国道和省道 也正在不断的发展中，在这样的背景下，出现了智慧道路。在LoRa技术的基础上，提出了智慧道路的想法，利用LoRa信号覆盖，能够有效处理道 路中诸多的突发情况，缓解了交通拥堵现象。
(1)应急终端
在道路中，一旦出现车祸，又或者车辆出现问题的情况下，在路灯杆中，经过应急终端的安装，可以向道路管理云平台发送相应的求助请求信息。在道路管理云平台中，经过接收相应的请求之后，得䀐GIS，可以准确掌握事发地点，进而安排适合的人员，准确 到达事发地点，有效处理交通事故。
(2)手机APP用户端
在APP客户端中，用户能够接收道路管理云平台所发送的交通情况信息，在道路管理云平台中，可以向自己 车辆发送其所在路段的交通信息，在智慧道路中，提供的信息比较准确。
(3)道路管理云平台
对于道路云平台，主要的功能包括两方面，第一，接收应急终端的求助请求；第二，在APP客户端中，为客户及时反馈路况。
2、NB-IoT技术
NB-IoT是基于蜂窝技术建立的，其服务质量比较高，受到诸多运营商的认可。由于国际标准的指定，在加上监管政策的实施，运营商对NB-IoT技术进行了大力推广，在网络部署中，NB-IoT技术得到了广泛应用，在公网以及运营商级的相网络中，NB-IoT技术具有明显的优势。如今，在市场中，经过NB-IoT技术的应用，可以满足低传递速率的场景，还能满足时间延长较少的场景，具体的应用实例如下。
以NB-IoT为基础，这样的智慧消防栓能够有效弥补传统消防栓的不足，尤其是消防栓偷水、漏水、倾斜撞倒、故障检测等方面的问题。对于NB-IoT技术，应用在智慧消防栓的时候，主要优势为以下几个方面。
（1）状态监测 监测城市各街道消火栓状态，以及电源、水压是否正常、完好；消火栓开水监测及开水持续时间监测；消火栓完好监测（倾斜、撞倒）；
（2）异常实时报警 出现突发情况，系统自动发出报警信息，通知相关人员对有安全隐的地点采取紧急措施，避免出现意外；
（3）偷水漏水监测 硬件方案内置感应传感器，可感应消火栓转轴的拧动，从而获取消火栓的阀位开关度，监测偷水漏水。
（4）人员识别 通过在嵌入式主板集成RFID识别器，并为每个维护管理人员配备相应的IC卡，可精确判断消防栓的开闭是否属于正常维护，实现智能化管理。
（5）地图精确定位 系统架构GIS地理信息系统平台，将消防辖区内消防栓数据定位在地图上，直观显示每个消防栓地理位置以及状态。
3、LoRa与NB-IoT的共同发展
经过大量的分析可知，LoRa与NB-IoT有着自己的技术特点，其市场特性也是不同的，在这两者中，技术都不是完整的，根据目前物联网发展的情况可知，LoRa与NB-IoT的共同发展是未来的发展方向，经过这两项技术的联合应用，可以优势互补，进而建立更加健全的物联网网络层，扩大物联网的立体格局。
综上所述，在物联网市场中，经过LoRa、NB-IoT技术的应用，开创了物联网的新格局，促进了各个行业的发展。对于LoRa技术，可以有效应用在网络部署中，而NB-IoT技术的服务质量比较高，在公用网络值得推广使用。
且可实现多信道数据的并行处理，但无法提供与NB-IoT相同的服务质量，若想取得更高的服务质量，需要投入更多的资源。在NB-IoT技术之中，通过授权频段及同步协议，可为服务质量打下基础，而对于L
的IC卡，可精确判断消防栓的开闭是否属于正常维护，实现智能化管理。（5）地图精确定位 系统架构GIS地理信息系统平台，将消防辖区内消防栓数据定位在地图上，直观显示每个消防栓地理位置以及状态。3、LoRa与NB-IoT的共同发展经过大量的分析可知，LoRa与NB-IoT有着自己的
架构所用-Mesh、Star、点对点等等LoRaWAN：LoRa调制解调是PHY，LoRaWAN是MAC协议，用于大容量远距离低功耗的星型网络，LoRa联盟正在对低功耗广域网（LPWAN）进行标准化。LoRaWAN协
，比如说：企业以及政府机构等。LoRa技术具有较强的灵活性，也比较经济实惠。不仅如此，LoRa可以满足定位跟踪额的需求，功耗比较低，其连接量比较大。在我国的各个城市
者已经完成了全国性的网络部署。4、设备成本。对终端节点来说，LoRa协议比NB-IoT更简单，更容易开发并且对于微处理器的适用和兼容性更好。同时低成本、技术相对成熟的LoRa模块已经可以在市场上找到了，并且升级版还会接踵而至。LoRa是怎样实现定位的当任何一个LoRaWAN终端设备发送