【IOT】什么是Lora？

1.概览

物联网种使用到的无线通讯技术有很多种，有些用在消费电子上面，有些应用在工业上面。


而且不同的无线通信技术传输的距离和数据的速度也不一样。

2.What is LoRa?

故事

• LoRa是 由法国公司Cycleo（于2009年作为IP和设计解决方案提供商成立）开发的专利技术，用于扩频无线调制。
• 2012年， Cycleo被Semtech（美国）以约500万美元的价格收购。
• 2015年Semtech建立了LoRa联盟。 包括意法半导体，瑞萨电子，微芯，软银，阿里巴巴，亚马逊，思科，RisingHF，CLAATEK等。

技术

• LoRa（Long Range）是Semtech公司的调制技术，用于低功耗，广域网（LPWAN）。
• LoRa是物理层。
• LoRa 基于线性调频扩频（CSS）通信和工作在免许可证的SubGHz 频段。

3.LoRa 调制

数字无线调制

Lora 调制：CSS线性扩频调频

• LoRa是基于Chirp的专有扩频调制方案扩频调制
  （CSS）。它使用线性调频脉冲对信息进行编码。
• 扩频技术是故意在频域中扩展信号的方法。
• 线性调频，通常称为扫频信号，是指频率随时间增加（向上调频）或降低（向下调频）。
  

Lora调制参数

• 速率(DR)

  • 定义 SF,BW 分组.

• 调制带宽(BW)

  • 125kHz, 250kHz, 500kHz for LoraWan
  • 低至7.81kHz

• 扩频因子(SF)

  • 一个符号包含SFn里的n位数据
  • SF7 到SF12 适用于 LoraWan
  • SF5 和 SF6 也适用于LoRa

• 编码率(FEC) (CR)

  • 在消息中添加冗余（开销）以更正Rx处的错误位冗余度越高，可以校正的位数越多。
  • 有效负载可使用4/5至4/8

• 低速优化（LDRO）

  • 码片速率: Rc=BW(Chips/s)
  • 符号速率: Rs=Rc/2^SF
  • 位速率（Bit rate）：Rb=RsSFCRRb=BW/2^SFSFCR ：Rb=125k/2^7x7x4/5=5.45kbps (BW=125KHz, SF=7, CR=4/5)

• 符号传输时间

  • Ts = (2SF/BW).CR

• 空中传播时间TOA计算
  

  • TOA= Tpreamble + Tpayload =(Npreamble+2+2+1/4) * Ts+ Ts * N(payloadSymbNb)
  • TOA计算工具
    • STM32CubeMonitor

• 数据传输时间间隔

  • Tinterval = (86400 - n x TOA) / n

• 占空比

  • DutyCycle = (n x TOA) / 86400

4.LoRaWAN简介

LoRa 和 LoRaWAN

LoRaWAN网络架构

LoRaWAN 网络组成:

• LoRaWAN节点
• LoRaWAN网关
• LoRaWAN网络服务器
• LoRaWAN应用服务器
• APP

LoRaWAN 安全数据传输

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参考资料：STM32官网