LoRa无线技术在智慧城市发展中的应用

在物联网应用迅速发展的今天，连接需求不断升级，传统的近距离通信技术已经无法满足日益增长的需求。在这样的背景下，低功耗广域网（LPWAN）技术应运而生，它兼顾了远距离传输与低功耗的需求，为物联网应用提供了强大的支持。LoRa作为LPWAN技术中的佼佼者，凭借其产业链成熟、商业化应用较早的优势，已经成为物联网大规模推广的理想技术选择。
LoRa技术之所以受到青睐，主要是因为它拥有长距离传输、低功耗和低成本等一系列优势。首先，LoRa基于线性扩频调制技术，具有很高的接收机灵敏度，使其信号能够在低噪声环境下传播更远。此外，LoRa的频谱调制效率高，可以在有限的频谱资源下实现更好的链路预算。在工作频段方面，LoRa主要在1GHz以下的频段进行通信，相比900MHz频段具有更好的穿透率。
其次，LoRa技术的低功耗特性使其在物联网应用中具有广泛的前景。LoRa的协议简单，基于异步和ALOHA协议，实现了低冗余连接，同时具有高效的射频前端。这些特点使得LoRa在保证通信质量的前提下，大幅降低了功耗，延长了设备的使用寿命。
再者，LoRa技术的低成本特性也是其优势之一。LoRa网络建设成本低，终端模块成本低至5美元，集中器成本低于30美元。此外，LoRa网络无需额外的频谱费用，属于轻质网络，后续运营成本较低。与蜂窝网络相比，LoRa技术在成本方面具有明显优势。
智慧城市建设是LoRa技术应用的重要领域。LoRa技术的低功耗、易组网、低成本和长距离传输特性，使其在市政设施检测、无线抄表等领域具有广泛的应用前景。LoRa技术可以大大减少人工作业和施工布线成本，提高城市运行效率。
在物联网时代，城市、农田、牧场等领域的碎片化终端设备需要接入网络。LoRa技术凭借其远距离传输与低功耗的特性，可以满足这些设备对网络连接的需求。LoRa技术的实施部署，将颠覆传统智慧城市网络的运营方式，并重构智慧城市的运营模式和生态环境。
LoRa网络架构采用星形拓扑结构，由终端、基站、服务器组成。基站作为中间件连接终端及后台服务器，实现了双向数据通信，满足前端与后台的无缝对接。LoRa网络基于扩频技术，具有超强的抗干扰能力和穿透性，300bps至50Kbps的低数据传输速率，小于10毫瓦的发射功率，使其在空旷地带可达到15公里的通信距离，在建筑密集区也可实现2到3公里的广域覆盖。
以智慧城市为例，LoRa技术可以与自有标识技术相结合，为物联网提供稳定可靠的基础物联通道，联结传感设备、应用平台等万千行业资源。LoRa技术已在我国多个城市成功推进网络部署建设，并在智慧停车、违停管理、烟感监测、井盖管理、环境监测、垃圾桶监测、内涝水位监测、管网流量监测、资产定位、水电表、智能求助、智慧农业等领域得到广泛应用。
总之，LoRa技术作为一种低功耗广域网技术，具有长距离传输、低功耗和低成本等优势，在物联网应用中具有广泛的前景。随着智慧城市、智慧农业、智慧牧业等领域的发展，LoRa技术将发挥越来越重要的作用，为我们的生活带来更多便利。

在低功耗广域网(Low Power Wide Area network, LPWAN)产生之前，似乎远距离和低功耗两者之间只能二选一。当采用LPWAN技术之后，设计人员可做到两者都兼顾，最大程度地实现更长距离通信与更低功耗，同时还可节省额外的中继器成本。

连接，已成为物联网应用发展的内在需求，而无线连接技术也不再满足于近距离通信，正在向着距离更远覆盖更广的方向发展，于是低功耗广域网(LPWAN)应运而生。

LoRa作为低功耗广域网(LPWAN)中的一种无线技术，相对于其他无线技术(如Sigfox、NB-IOT等)，LoRa产业链较为成熟、商业化应用较早。这使得LoRa方案（终端+网关）成为物联网大规模推广应用的一种理想的技术选择。

LoRa网络特征

相比于其他的LPWAN通信技术，LoRa具有更长的距离、最长的电池使用寿命、广泛的使用场景、更低的成本等一些列的优势。

来看看LoRa是如何实现这几个特性的！

长距离

LoRa是基于线性扩频调制技术，接收机灵敏度比FSK有36dB的优化，意味着LoRa信号可以比底噪低20dB，并且LoRa 有着很高的频谱调制效率，意味着用更少的容量损失达到更好的链路预算。LoRa 工作在 1GHz 以下的频段在相同的灵敏度下，470MHz比900MHz有将近10db的更好的穿透率。

LoRa 基于终端和集中器的低功耗，意味着集中器可以更接近建筑物放置，具有更好的穿透性（比如安装在走廊里的水表）。并且LoRa 网络部署灵活，可以搭建公有网络也可以搭建私有网络，可以采用树型结构也可以采用星型结构，这种灵活多变的网络形式可以对各个角度进行布网。

低功耗

我们都知道LoRa的功耗很低，但它是如何做到低功耗的呢？

其实，LoRa的协议较为简单，并且基于异步、基于ALOHA协议，达到了非常低的冗余连接效果，并且LoRa具有很高的射频前端效率等等。综合几点因素，LoRa的功耗自然就很低了。

低成本

LoRa低成本的特性主要体现在，首先它不需要额外的频谱费用；其次LoRa 属于轻质网络，不需要后续的运营费用；最后，LoRa的网络建设成本低，终端模块成本小于5美元，集中器成本小于30美元，室外的基站成本大致在500－1500美元，这相比于蜂窝网络，成本有了很大的优化。

智慧城市建设，亟需LORA的接入

LoRa最大的优势就是低功耗，易组网，成本低，传输距离远等等。而且LoRa非常适合大规模部署，比如在智慧城市中的市政设施检测或者无线抄表等应用领域，可大大减少人工作业和施工布线成本。

在传统的局域网或者广域网当中，远距离和低功耗只能二选其一，但是随着智慧城市及智慧农业、牧业的全面部署以及城市感知与互联的发展需求，城市、农田、牧场越来越多的碎片化终端设备需要接入网络，这就需要低功耗长距离的网络覆盖。

LoRa通信基于扩频技术兼顾了远距离与低功耗。LoRa网络技术的实施部署，将颠覆传统智慧城市网络的运营方式，并重构智慧城市的运营模式和生态环境。

以双向数据通信满足前端与后台的无缝对接，LoRa网络架构属于典型的星形拓扑结构，以终端、基站、服务器组成，基站作为中间件连接终端及后台服务器。基于扩频技术具有超强的抗干扰能力，穿透性强，300bps至50Kbps的低数据传输速率（自适应数据速率），小于10毫瓦的发射功率，通信距离达到了空旷地带15公里，建筑密集区2到3公里的广域覆盖。

以智慧城市为例，LoPo-IoT基于LoRa技术的同时结合自有标识技术，集通信模块、网关及支撑平台系统于一体，为物联网提供稳定可靠的基础物联通道，联结传感设备、应用平台等万千行业资源，合作为客户定制个性化的综合智慧应用及服务，已先后在广东、北京、武汉、内蒙等多地成功推进LoPo-IoT应用网络部署建设，以及智慧停车、违停管理烟感监测、井盖管理、环境监测、垃圾桶监测、内涝水位监测、管网流量监测、资产定位、水电表、智能求助、智慧农业等12大管理和服务类智慧应用的落地。LoRa作为通信网络将辅助于一系列的智慧城市的应用，有效提高了城市运行的日常效率。