在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)蓬勃發(fā)展的當(dāng)下，低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）技術(shù)成為推動行業(yè)進步的關(guān)鍵力量。其中，LoRa技術(shù)憑借獨特優(yōu)勢，在眾多技術(shù)中脫穎而出，成為眾多應(yīng)用場景的理想選擇。

LoRa，全稱long range radios，由法國Cycleo公司研發(fā)，后被Semtech收購。Semtech以此為基礎(chǔ)，開發(fā)出一整套LoRa通信芯片解決方案。LoRa采用線性調(diào)制擴頻（CSS）技術(shù)，通過線性頻率調(diào)制（LFM）產(chǎn)生“啁啾”信號，每個數(shù)據(jù)包的載波頻率隨時間線性變化。這種調(diào)制方式讓信號在強干擾環(huán)境下具備出色的穿透力與抗多徑衰落能力，實現(xiàn)遠距離傳輸。同時，它采用擴頻調(diào)制，在頻域中循環(huán)平移chirp信號來編碼數(shù)據(jù)，使信號能在多個頻率傳輸，提高了抗干擾能力和通信距離。為提升數(shù)據(jù)傳輸可靠性，LoRa還運用前向糾錯（FEC）技術(shù)，即便在噪聲干擾大的環(huán)境中，也能確保數(shù)據(jù)正確解碼。低功耗設(shè)計讓設(shè)備在電池供電下長時間運行，自動重傳請求（ARQ）則進一步保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

LoRa技術(shù)有多個關(guān)鍵參數(shù)，擴頻因子（SF）是其中之一。它用多個信息碼片代表有效負載信息的每個位，碼片速率與標稱符號速率（Rs）的比值即為擴頻因子，取值范圍通常為SF6到SF12。不同SF值正交，接收端只有與發(fā)送端擴頻因子匹配，信號才能正確解調(diào)。實際應(yīng)用中，需確保鏈路兩端SF值一致。而且，擴頻因子影響信號覆蓋范圍，負信噪比條件下，擴頻因子大的信號仍能正常接收，可改善接收機靈敏度、鏈路預(yù)算和覆蓋范圍。

編碼率（CR）也是重要參數(shù)，它表示數(shù)據(jù)流中有用部分的比例。LoRa支持的CR有CR1 (4/5)、CR2 (4/6)、CR3 (4/7)和CR4 (4/8)，通過循環(huán)糾錯編碼實現(xiàn)前向錯誤檢測與糾錯。編碼率以k/n形式表示，n - k為傳輸開銷，用于攜帶冗余信息糾正傳輸錯誤。選擇合適編碼率，能在保證數(shù)據(jù)傳輸可靠性的同時，減少傳輸開銷，實際應(yīng)用需根據(jù)信道條件和誤碼率等因素選擇。

信號帶寬（BW）決定了LoRa信號的頻率范圍，LoRa支持的帶寬包括7.8kHz到500kHz等多種規(guī)格。增加帶寬可提高有效數(shù)據(jù)速率，縮短傳輸時間，但會犧牲部分接收靈敏度，實際應(yīng)用需根據(jù)需求和場景選擇合適帶寬。

LoRa技術(shù)特點鮮明。長距離通信方面，其通信范圍可達數(shù)公里到數(shù)十公里；低功耗特性使設(shè)備電池壽命長，網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備能長時間運行；廣域覆蓋能力強，不僅覆蓋城市，還能穿透障礙物，提供深度室內(nèi)和地下覆蓋；抗干擾能力出色，采用頻率擴散調(diào)制技術(shù)，在復(fù)雜電磁環(huán)境下能保持穩(wěn)定通信連接；低成本也是其優(yōu)勢，部署成本相對較低，設(shè)備價格親民，長距離通信能力減少了基礎(chǔ)設(shè)施需求；開放標準特性促進了LoRa生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展與創(chuàng)新，廠商和開發(fā)者可基于其進行開發(fā)。不過，LoRa也存在一些不足，數(shù)據(jù)傳輸速率通常在幾十至幾百kbps之間，不適合高速率傳輸場景；高密度部署或復(fù)雜環(huán)境中可能面臨網(wǎng)絡(luò)擁塞、信號干擾等問題；主要依托私有協(xié)議LoRaWAN，與全球統(tǒng)一標準的通信技術(shù)存在差距。

在芯片領(lǐng)域，LoRa由Semtech、IBM Research和Actility共同開發(fā)，Semtech掌握底層技術(shù)核心專利，其他公司需經(jīng)其授權(quán)進行芯片開發(fā)或采用其芯片做SIP級芯片開發(fā)。授權(quán)分LoRa芯片IP授權(quán)和獲取LoRa晶圓推出SiP級芯片或模塊兩種形式，全球僅有ST和阿里云IoT獲得IP授權(quán)，微芯科技、群登科技等獲得晶圓授權(quán)。Semtech提供多個系列LoRa芯片，如SX1272/SX1273等。

LoRa芯片分為終端芯片和網(wǎng)關(guān)芯片，出貨量數(shù)量級差異大，前者在千萬級以上，后者為十萬級別。LoRa模組按協(xié)議可分為LoRa模組和LoRaWAN模組，后者及基于私有協(xié)議的LoRa模組出貨量占比約為95%、5%。LoRaWAN是基于LoRa射頻技術(shù)構(gòu)建的低功耗、廣域通信協(xié)議，用于連接和管理廣域范圍內(nèi)的設(shè)備。按功能，LoRa模組分為純數(shù)據(jù)模組和自帶數(shù)據(jù)處理功能的模組，純數(shù)據(jù)LoRa模組應(yīng)用最多，占比約90%。

LoRa網(wǎng)關(guān)按協(xié)議分為LoRa私有協(xié)議網(wǎng)關(guān)和LoRaWAN網(wǎng)關(guān)，目前大部分是LoRaWAN網(wǎng)關(guān)，智慧社區(qū)、智慧樓宇等項目中使用標準LoRaWAN協(xié)議比例超10%。按通道數(shù)，LoRa網(wǎng)關(guān)分為8通道、16通道及64通道網(wǎng)關(guān)，8通道的LoRaWAN網(wǎng)關(guān)應(yīng)用居多。

LoRa技術(shù)應(yīng)用方向廣泛，主要有特定區(qū)域內(nèi)覆蓋多樣化應(yīng)用（如園區(qū)、工廠等）、運營商網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足的剛需市場、部分對數(shù)據(jù)敏感的行業(yè)。典型應(yīng)用包括市政管理，如路燈、井蓋、垃圾桶管理等；智慧表計領(lǐng)域，智能水表、智能電表、智能燃氣表等產(chǎn)品占比約70%，是LoRa應(yīng)用中成熟度最高的。

LoRaWAN開放規(guī)范由非營利性技術(shù)聯(lián)盟LoRa Alliance?管理，為網(wǎng)絡(luò)定義了通信協(xié)議和系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，LoRa物理層支持遠程通信鏈路。協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對節(jié)點電池壽命、網(wǎng)絡(luò)容量、服務(wù)質(zhì)量、安全性和應(yīng)用程序有重要影響。LoRaWAN有三種終端類型，網(wǎng)絡(luò)通常由節(jié)點、網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器組成。節(jié)點負責(zé)收集和傳輸數(shù)據(jù)，網(wǎng)關(guān)是節(jié)點與外部網(wǎng)絡(luò)的橋梁，服務(wù)器負責(zé)數(shù)據(jù)處理和管理。

不同國家和地區(qū)對LoRa的頻譜、信道和功率有不同要求。LoRa應(yīng)用廣泛，在工業(yè)控制、環(huán)境檢測、智慧城市等控制傳感器領(lǐng)域都有應(yīng)用。與NB - IOT技術(shù)相比，兩者各有優(yōu)勢，NB - IOT受限于運營商基站建設(shè)，同一區(qū)域存在并發(fā)問題，實時性高的場景不太適合，而LoRa工作在非授權(quán)頻段，企業(yè)可獨立組網(wǎng)，在企業(yè)級LPWAN領(lǐng)域發(fā)展空間較大。