LoRa技術特點
LoRa采用FDMA多址方式,信道帶寬從7.8kHz到500kHz可配置。LoRa支持兩種調制方式,一種是頻移鍵控(Frequency- shift keying,FSK),相對高數據速率(100kbit/s);另一種是LoRaTM,采用擴頻技術,應對擴展覆蓋場景,擴頻因子SF=6~12,對應64~4096倍擴頻。當擴頻因子SF=12,帶寬為7.8kHz時,最大耦合損耗(Maximun Coupling Loss,MCL)可達168dB,此時物理層速率只有18bit/s;如果擴頻因子依然為12,但帶寬擴展到125kHz(LoRa信道)時,MCL可達到156dB,對應的物理層速率為293bit/s。
LoRa定義的終端采用一種ALOHA的機制來隨機發送數據,根據是否收到應答來檢測干擾,而不是采用先聽后發(Listen Before Talk)方式來進行干擾避免。LoRa標準支持Class A、Class B、Class C三類終端。
Class A面向長電池壽命的應用設計,只支持終端主動發起數據傳輸,數據傳輸完成后,等待2個接收周期進入睡眠狀態,直到下一次醒來主動發起數據傳輸。
Class B終端會通過網關的信標(Beacon)進行同步,選擇并定期偵聽部分接收窗口(Ping Slot),網絡服務器和終端都知道這些接收窗口的時間。
Class C終端有更多的連續接收窗機會,類似于蜂窩系統中空閑態的不連續接收(Discontinuous Reception,DRX),在這些接收窗口等待系統的尋呼 Paging消息。
LoRa技術優勢
LoRa技術優勢包括:終端成本低、終端功耗低、鏈路預算增益高,相比UNB,LoRa技術通信速率可變(從18bit/s到幾百kbit/s)。此外,LoRa建網方式靈活,企業可以根據需求,在一定區域內自行搭建基站開展業務。
LoRa終端芯片的低成本主要來自于其在數模混合芯片領域多年的積累,其推出的集成度非常高的超低成本芯片,將協議棧、基帶射頻、內存、功放等全部集成在一起,芯片成本極低。類似于UNB技術,LoRa終端芯片極低功耗主要是在給定的業務能力情況下達到的,在每天通信量極少的情況下,可以在2500mAh鋰電池的基礎上做到10年電池壽命;如果每天通信量增加,則電池壽命顯著下降。
LoRa技術局限
類似于UNB,LoRa終端通信能力受限主要來自于非授權頻譜,其使用不受管制,干擾無法有效規避,通信質量無法得到保障,可靠性、數據安全也面臨較大風險。
此外,由于Semtech公司主要依靠本地的系統集成商提供完整的解決方案,因此端到端的系統定制增加了很大的成本開銷。而系統集成市場分散,規模較小,系統集成技術能力有限,很大程度上導致LoRa系統的通信質量取決于集成商的技術能力。