LoRa無線通信技術專業定義與系統解析

一、核心定義

LoRa（Long Range）是由Semtech公司開發的低功耗廣域網絡（LPWAN）技術，其技術本質為：

1. 物理層特性

• 調制方式：CSS（Chirp Spread Spectrum）擴頻

• 工作頻段：Sub-1GHz ISM頻段（EU 868MHz/CN 470MHz等）

• 信號帶寬：125/250/500kHz可調

2. 網絡架構

• 拓撲結構：星型網絡（終端-網關-服務器）

• 協議標準：LoRaWAN（MAC層協議）

• 傳輸距離：城市3-5km，郊區15km（LOS）

二、關鍵技術參數

三、協議棧架構

四、終端設備類型

1. Class A

• 雙向通信（下行僅在上行后開啟）

• 最低功耗（電池壽命10年+）

• 典型應用：傳感器類設備

2. Class B

• 定期接收窗口（Beacon同步）

• 平衡功耗與實時性

• 典型應用：智能表計

3. Class C

• 持續接收模式（除發送時）

• 高功耗高響應

• 典型應用：智能開關

五、網絡部署模式

1. 私有組網

• 自建網關+私有服務器

• 典型方案：Semtech LoRa?+LoRaWAN?

2. 公共網絡

• 運營商統一部署（如The Things Network）

• 按連接數/數據量計費

3. 混合網絡

• 本地網關+云端NS

• 支持漫游切換

六、典型性能指標

七、技術對比

八、演進路線

1. LoRa 2.0

• 速率提升（FLRC調制）

• 定位精度＜50m（TDoA增強）

• 抗干擾能力提升

2. 衛星直連

• 支持衛星通信（Semtech LR-FHSS）

• 全球覆蓋方案

該技術符合ETSI EN 300 220法規要求，最新LoRaWAN 1.0.4版本支持ADR（自適應數據速率）和FRMPayload加密。在智慧農業領域市場占有率超40%，典型組網成本較蜂窩網絡降低60%，成為企業級物聯網的主流選擇。