什么是LoRa和LoRaWAN？LoRa的使用场景和建议？LoRa和NB-IoT各有什么优劣？Lora的应用场景？

· 什么是LoRa和LoRaWAN？

LoRa(long range的缩写)是由Semtech公司研发的一种远距离、低功耗的无线电数据传输技术。该公司将LoRa技术封装到芯片中，并推出多款用于终端设备和通信网关的芯片，组成了整套的无线通信解决方案。

LoRaWAN是以LoRa为基础设计而成的一套开放性的低功耗广域网 (LPWAN) 协议规范和系统架构，由LoRa联盟开发和维护。

部署一套完整的LoRaWAN网络需要有终端、网关、网络服务、应用服务四个部分，其中网络服务和应用服务一般统称为LoRaWAN服务。终端设备和应用服务之间组合LoRa技术、以太网网络或蜂窝网络是可以双向传输数据的。

终端设备采集数据后主动上报，也可接收控制指令。网关负责对终端设备和网络服务的数据进行转发（类似于手机基站）。终端设备和网关之间实际形成了一种星型对星型的网络结构，这种结构在无缝扩容、硬件冗余、故障排查、配置优化等方面有先天性的优势。

· 哪些应用场景推荐使用LoRa和LoRaWAN？

技术的优缺点：

优点：

长距离：市区2~5km，郊区10~15km，建筑物内部上下能各穿一层楼板，同层300~500m

大容量：终端设备容量是数据包传输和处理的综合能力体现，与传输参数、场地干扰、数据包大小、上报周期都有关系。一般8通道版本的网关，经验值在2000左右，建议部署容量为500~1000。

低功耗：模块的发送电流≤120mA，接收电流≤10mA，休眠电流≤200nA，只有需要通信时模块才会唤醒。一块8000mAh(3.6V)的电池，单供LoRa模块10分钟发送一次数据，可以使用5~8年；一个使用LoRa模块通信的温湿度传感器，也可以使用2~3年。

易建设/易扩容：项目建设时无需申请无线牌照，常见类型的传感器和设备都能在市面上买到，而且无需复杂施工，能快速部署。需要扩容时，只需增加网关和终端设备，配置好参数，即刻上线。

低成本：Semtech公司公开了LoRa模块和网关的软硬件设计，LoRaWAN服务软件也有开源版本，极大地降低了各种解决方案的研发成本。

缺点：

易受干扰：由于是一种公开的协议标准，使用的都是特定的免费无线频段，比较容易受到占用频道和伪造报文的恶意攻击。另外，随着LoRaWAN应用部署的增多，也会出现一定的频谱干扰。

速率低(载荷小)：LoRaWAN协议规范主体采用的是ALOHA协议，在省电和简单的同时，冲突和低效率也不可避免。虽然采用了信道检测、多频通信、频分复用等技术缓解，但由于数据载荷小(单次最大传输256Byte)，基本无法满足图片、音频、视频数据的传输需要。

控制难：由于网关只有一个通道用于主动向终端设备发送数据，且在发送时不能同时接收，在同时控制多个不同类型的终端设备时，极易出现拥堵的现象。

· 推荐场景和意见

1、智慧农业

对于种植产业来说，低成本、高产量才是出路。温湿度、二氧化碳、光照度、盐碱度等对于提高产量、减少水资源的消耗等确有重要的意义。这些数据短时间内不会产生明显的变化，经营者主要关注的还是趋势和偶发事件。另外，这些传感设备、灌溉设施都是安放在田间地头的，拉通信线、电线或改建都不方便，LoRaWAN无疑是最佳的组网选择。

2、智慧城市/园区

在如今的城市生活中，我们大力提倡爱护环境、节省能源、资源共享。这些倡议落到细节上就是传感设备多、管理面积大的一个场景，比如：市政照明管理，包含道路路灯、建筑美化、景观照明等；生活垃圾管理，包含：垃圾箱、垃圾站、垃圾车、垃圾场等；气象环境监测，包含：空气质量、防洪防灾、大气污染等。借助LoRa技术的远距离、低功耗、无GPS定位等功能特点，城市的管理运营能进一步的美化环境、节省能源、优化资源。

3、智慧建筑

随着物质生活水平的不断提高，人们对工作和生活环境的安全要求也越来越高，也有不少人在自家安装了相关的一些智能设备或传感器，比如：门磁、温湿度、火灾检测、燃气泄漏检测、SOS呼救等。通常这些设备都是由不同的厂家生产，并不能统一管理，有些设备虽然能通过家里Wi-Fi连上网，也只能在第三方平台查看一下数据。一旦发生应急事件，比如：电路起火、燃气泄漏等，这些设备其实并不能起到多大的作用，因为你可能并不在家或者起火后就停电断网了。采用LoRaWAN技术的方案可以独立组网，也可以将数据交由物业整体管理，部署时也不会影响日常生活秩序，实际发生险情时还可多层多户联动，及时得到外部的救助，真正的做到防范于未然。

4、智慧抄表

传统抄表工作由于地点分散，十分耗费人力，还经常出现业主不在家或田间地头找不到表的位置而无法获取数据，效率也低。此外，计量表通常位于建筑水电井、室内，甚至地下，许多无线技术很难在此类环境使用，改用有线技术又要涉及建筑改建和铺设线缆，实际操作难度大。采用LoRa技术作为抄表通信手段，穿墙能力强，覆盖面积也广，一个1000户左右的小区，只需要2个网关就可实现全覆盖。

5、其他场景

LoRaWAN适合用户对方案整体的自主性、易部署要求高，对信号覆盖的广度、深度和连续性要求高的场景，如工厂、矿场、农场、物流集散地、建筑综合体、社区等环境。

· LoRa和LoRaWAN常见问题

1、LoRa和NB-IoT各有什么优劣？

LoRa和NB-IoT之间本质的不同还是在于网关(基站)的建设方面。LoRa是由用户自主架设网关，哪里信号差就补哪里。而NB-IoT是由运营商筹建和维护基站，普通用户如果遇到信号差的难题，就不太好解决。

2、水井、涵洞、管廊等能不能用LoRa的方案？

LoRa是属于低频通信技术，因此有较强的穿透和绕射能力。在井洞口、涵洞中都能正常工作，甚至在地下管廊、淡水水下只要架设网关，增加信号覆盖，就可以正常工作。

3、怎么计算要多少网关才够用？

建议现场架设网关和终端设备(可移动)，对环境进行选点测试。使用手持信号仪记录信号强度分布，找出网关部署在不同位置的信号盲点，最终确定需要部署多少网关才能达到信号全覆盖、网关有冗余的效果。

4、架设LoRa网关要不要审批？

目前在中国区域LoRaWAN规范中使用的470MHz~510MHz是民用计量仪表频段。《工信部2019年第52号公告》明确规定使用此频段不需要核准设备型号，只要满足此公告中的要求即可。

5、一个LoRa网关能连多少个LoRa设备

单个8通道版本的网关，经验值在2000左右，建议部署容量为500~1000。在实际项目中为了保持系统的稳定，一般采用交叉覆盖的方式，一个终端设备至少能在两个以上的网关接收到信号。

6、一个LoRa网关能管多大的地方？

市区2~5km，郊区10~15km，建筑物内部上下能各穿一层楼板，同层300~500m（5~8面墙）。实际项目中根据网关的功率大小覆盖范围稍有不同。

7、在野外没有电时怎么办？

一般的LoRa终端设备可使用电池供电。LoRa网关由于功耗较大，推荐使用蓄电池和太阳能充电板组合供电，根据地貌特征还可增加风力发电机补充。

8、楼顶/野外架设网关要做防雷吗？

在楼顶、山顶这类地势较高的地方架设网关时一定要做防雷，通常使用避雷针和避雷器来达到防雷效果。高层建筑一般自带避雷针，野外则要新安装避雷针，架设网关时需要遵循避雷针的使用规范。另外，为了保护网关内部元器件，还需在天线和网关之间加装天馈避雷器。

9、下雨下雪时能正常使用吗？

LoRa网关室外版都具有较好的防水性，一般至少是IP67级别。为了更好的保护LoRa网关及其电源设施，安装在能直接淋到雨水的位置时，都会加装防雨百叶箱进行保护。此外，雨滴的半径约在0.025cm~0.3cm，LoRa通信的波长约为65cm，类似卫星通信中的“雨衰现象”较弱，不影响正常使用。另外，LoRa网关一般安装全向天线，雨雪、大风带来的天线位移也不会影响正常使用。

10、高海拔地区能用吗？

使用VHF(甚高频30~300MHz)、UHF(特高频300~3000MHz)的无线电通信技术，在不同的海拔高度基本没有影响，民航飞机在10km巡航高度都是使用VHF通信。但是在高海拔、低气压环境下，有些电子元件不能正常工作，因此要在购买设备时要特别告知。

11、如果项目建设完成后，场地中后建了一栋楼或一条高压线，会不会有影响？

影响无线电通信的主要外部因素还是电磁环境和气候条件。如果场地中后建了一条高压线或者是一排楼房，那么被新建设施隔断的终端设备都会受到一定的影响，需要现场测定影响程度后，使用增加网关或移动位置的方式进行优化。

12、LoRa通信会不会容易受到干扰？

LoRa通信常见的干扰主要有：频道占用、同频干扰、电磁干扰。频道占用和同频干扰的本质就是有多个信号发送端和接收端，工作在相同的频率点上。频道占用就是有一个外部的信号源长时间占用频道，比如：电视广播，需要施工期进行避让。同频干扰就是在某一时刻存在多发送端工作的情况，LoRa模块在发送前作了侦听，确保频道空闲时才会发送。电磁干扰一般出现在高压线附近、高频电机或者强雷电场景，这类的干扰只能调优，不能避免。

13、新建的LoRaWAN系统，可以做到每5秒更新一次数据吗？

终端设备是可以调整到每5秒更新一次数据的，但是根据网关最大允许设备接入的计算方法，这样调整后单个网关最多只能接10个设备都不到(上报为确认包)，设备的耗电量反而还剧增几百倍。如果在一个网关的500米半径范围内只能安装10多个设备，那么这个方案就基本不可行。因此，如果一定要建一套数据更新频率高的系统，建议使用有线方案。

14、原有一套LoRaWAN系统，现想新增几个特殊设备，就要高频更新数据怎么办？

两种办法：1、设备比较多，数据更新频率高，建议改用有线方案。2、如果设备少，且不想破坏与原有系统的一致性，可以选用不同的通信通道(频点)，部署一套新的网关和网络服务，然后接入原有系统的应用服务即可。

15、可以从手机上远程控制设备吗？

LoRaWAN协议架构是支持从应用服务发送控制指令到终端设备的，并且该过程是可以闭环的(会收到终端设备的确认)。想要在手机上控制终端设备，首先设备自身要能被控制(比如：LoRa的电灯开关)，最后只要应用服务支持在手机上进行控制操作即可。

16、支持LoRa通信的温湿度设备，一般使用寿命多久？

一个8000mAh(3.6V)电池供电的LoRa温湿度设备，每8小时周期上报数据，发生剧烈变化时主动上报(温度超过2℃、湿度超过5%RH)，使用寿命为2~3年。

17、怎么才能发现终端设备没电了？

一般是监测电池的电压，根据不同的电池设置低电压报警值，此功能需要终端设备支持。

18、如果温湿度没电了，可以自己动手换电池吗？

如果有设计可开盖(卡扣或螺丝)，并且能从市场或厂家拿到同型号的电池，就可以自行更换。

19、终端设备坏了，换一个麻不麻烦？

如果是普通设备，且厂家可以提供新设备烧录原有配置的服务，可以在收到设备后直接开机并替换安装就行。如果只是同型号的全新设备，则要在应用服务中增加该设备的验证码信息，并更改DEVEUI关联后，开机替换安装即可。如果设备涉及到强电，则需要有电工操作资质的人员进行安装。

20、如果项目验收后，想再加一些设备，麻不麻烦？

如果是项目现场已有的设备，只要按照换全新设备同样的操作即可。如果是一个全新功能的设备，则还需要LoRaWAN方案软件的供应商，确定是否支持该新增设备。

21、如果一个网关坏了或者停电了，对在运行的系统有没有影响？

如果在项目部署时，考虑了网关交叉覆盖，一个设备的信号至少能被两台网关接收到，那么不会造成任何影响；如果没考虑，则该网关所接入的设备都会离线。

22、如果有必需要用的特殊设备，但没有LoRa版本怎么办？

目前市面上也有一些标准协议转LoRa的模块设备，比如Modbus协议。只要该特殊设备支持标准的通讯协议也可以接入。如果该特殊设备不是智能设备，但可以使用DI/DO接入到系统，从市面上采购支持LoRa的DI/DO模块设备即可，方案审核时要注意DI/DO的电压和电流范围是否能符合。

23、只要是支持LoRa通信的设备都可以接入到系统里面来吗？

根据LoRaWAN规范的定义，终端设备要能与网关通信，首先要频段和通道频率(频点)都对上；在国内一般默认使用CN470~510，通道56~63(8通道)。再次根据终端设备的不同入网方式(OTAA或ABP)，需要不同的加密验证码，这些码由厂家在出厂时逐个定制。只要以上配置都正确，该终端设备就可以接入到系统中；但如果需要解读它的数据或远程控制它，则需设备厂家提供该类设备的报文解析规则，交由应用服务软件厂家完成最后的配置即可。