LoRa无线通信技术开发基础
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LoRa网络架构
LoRa终端- Class B
具有预设接收时隙的双向通信终端设备。这一类的终端设备会在预设时间中开 放多余的接收窗口，为了达到这一目的，终端设备会同步从网关接收一个 Beacon信标，通过Beacon信标将基站与模块的时间进行同步。这种方式能够 使服务器知晓终端设备正在接收数据。
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任务目标
以LoRa智慧畜牧系统设计为例，学习和了解LoRa网络的网络特性， 网络配置参数，以及LoRa网络的网络应用场景。
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LoRa传感网概述
LoRa 是LPWAN通信技术中的一种，是美国Semtech公司采用和推广的 一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于 传输距离与功耗的折衷考虑方式，为用户提供一种简单的能实现远距离、 长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络。目前，LoRa 主要在全 球免费频段运行，包括433、868、915 MHz等。
LoRa网关接入的节点数取决于LoRa网关所能提供的信道资源以及单个LoRa终端占 用的信道资源。Semtech官方采用SX1301芯片作为LoRa网关标准参考设计，理论 上来说，单个SX1301芯片拥有8个信道，在完全符合LoRaWAN协议的情况下最多 每天能接收1500万个数据包。如果某应用发包频率为1包/小时，单个SX1301芯片 构成的网关能接入62500个终端节点。当然，这只是一个理论值，网关接入终端数 量最终还是与网关信道数量、终端发包频率、发包字节数和扩频因子息息相关。
和编码率。发射功率主要控制芯片 信号强度，同样作为LoRa的配置参 数之一。
网络ID
前导码 长度
发射 功率
网络 参数
来自百度文库
发射 频率
带宽
编码率
扩频 因子
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LoRa网络架构
点对点通信 一点对一点通信，多见于早期的LoRa技术，A点发起，B点接收，可以回复 也可以不回复确认，多组之间的频点建议分开，如下图所示。单纯利用 LoRa调制灵敏度高的特性，目前主要针对特定应用和试验性质的项目。优 点在于最简单，缺点在于不存在组网。
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LoRa网络架构
LoRa终端- Class A
双向通信终端设备。这一类的终端设备允许双向通信，每一个终端设备上行传 输会伴随着两个下行接收窗口。终端设备的传输时隙是基于其自身通信需求， 其微调基于ALOHA协议。Class A设备的功耗最低，基站下行通信只能在终端 上行通信之后，服务器能很迅速的进行下行通信，任何时候，服务器的下行通 信都智能在上行通信之后。
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LoRa网络架构
LoRa网关
LoRa网关位处LoRa星形网络的核心位置，是终端和服务器（Server）间的信息桥 梁，是多信道的收发机。LoRa网关有时又被称为LoRa基站或LoRa集中器，虽然定 义不同，但其实是同一含义。
LoRa网关使用不同的扩频因子，不同的扩频因子两两正交因而理论上可以在同一 信道中对多条不同扩频因子的信号进行解调。网关与网络服务器间通过标准IP进 行连接，终端通过单跳与一个或多个网关进行通讯，所有的终端通讯都是双向通 讯，同时也支持软件远程升级等。
第2章 LoRa无线通信技术开发
2.1 LoRa无线通信技术开发基础
目录 Contents
项目场景 LoRa传感网概述 LoRa网络架构 LoRa实际技术应用 项目实践
Education Solutions
Internet+
项目场景
传统畜牧业要么是厂房养殖，要么就放养。厂房养殖的优势在于养殖稳定， 方便管理，但出产的农产品质量不高。另一种为放养方式养殖成本较低，同 时出产的产品质量高但较难管理。所以为了降低畜牧业的管理成本和调高肉 禽质量，可以通过引入智慧畜牧系统对畜牧养殖进行协助管理。通过智慧畜 牧系统的管理，可有效降低畜牧管理成本，提高管理效率。通过提高产品质 量检测，实现畜牧业良性发展。传统牧场如下图所示。
免执照 频段
一网络 多网关
长距离
无线传 感网络
低功耗
大容量 扩频正交
安全
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LoRa网络架构
LoRa网络架构
LoRa整体网络结构分为终端、网关、网络服务、应用服务几个功能，一般LoRa终 端和网关之间可以同过LoRa无线技术进行数据传输，而网关和核心网或广域网之 间的交互可以通过TCP/IP协议，当然可以是有线连接的以太网，亦可以为3G/4G类 的无线连接。为了保证数据的安全性、可靠性，LoRaWAN采用了长度为128比特 的对称加密算法AES进行完整性保护和数据加密。
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LoRa传感网概述
LoRa网络特性
LoRa的优势在于技术方面的长 距离能力。LoRa技术在高性能、 远距离、低功耗，支持大规模 组网，测距和定位等方面突出 的特点，这使得该方案（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是低功耗广域网通信技术 中的一种，是物理层或无线调 制用于建立长距离通信链路。
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LoRa网络架构
LoRa终端- Class C
具有最大接收窗口的双向通信终端设备。这一类的终端设备持续开放接收窗口， 只在传输时关闭。Class C设备拥有最长的接收窗口，也最耗电。
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LoRa网络架构
LoRa网络参数
LoRa节点要实现组网需要配置四个 网络参数，其中只有当一个节点配 置的四个参数与LoRa AP搭建的网 络参数相同，这个LoRa节点才能够 加入到LoRa AP所组建的LoRa网络 中。LoRa网络组建参数分别为：发 射频率（基频）、带宽、扩频因子
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LoRa网络架构
星状网轮询 一点对多点通信，N个从节点轮流与中心点通信，从节点上传，等待中心点 收到后返回确认，然后下一个节点再开始上传，直到所有N个节点全部完成， 一个循环周期结束，如下图所示。该结构本质上还属于点对点通信，但是 加入了分时处理，N个从节点之间的频点可以分开，也可重复使用。优势在 于单项目成本低，不足之处是仅适合从节点数量不大和网络实时性要求不 高的应用。
LoRa网络架构
LoRa终端- Class B
具有预设接收时隙的双向通信终端设备。这一类的终端设备会在预设时间中开 放多余的接收窗口，为了达到这一目的，终端设备会同步从网关接收一个 Beacon信标，通过Beacon信标将基站与模块的时间进行同步。这种方式能够 使服务器知晓终端设备正在接收数据。
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任务目标
以LoRa智慧畜牧系统设计为例，学习和了解LoRa网络的网络特性， 网络配置参数，以及LoRa网络的网络应用场景。
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LoRa传感网概述
LoRa 是LPWAN通信技术中的一种，是美国Semtech公司采用和推广的 一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于 传输距离与功耗的折衷考虑方式，为用户提供一种简单的能实现远距离、 长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络。目前，LoRa 主要在全 球免费频段运行，包括433、868、915 MHz等。
LoRa网关接入的节点数取决于LoRa网关所能提供的信道资源以及单个LoRa终端占 用的信道资源。Semtech官方采用SX1301芯片作为LoRa网关标准参考设计，理论 上来说，单个SX1301芯片拥有8个信道，在完全符合LoRaWAN协议的情况下最多 每天能接收1500万个数据包。如果某应用发包频率为1包/小时，单个SX1301芯片 构成的网关能接入62500个终端节点。当然，这只是一个理论值，网关接入终端数 量最终还是与网关信道数量、终端发包频率、发包字节数和扩频因子息息相关。
和编码率。发射功率主要控制芯片 信号强度，同样作为LoRa的配置参 数之一。
网络ID
前导码 长度
发射 功率
网络 参数
来自百度文库
发射 频率
带宽
编码率
扩频 因子
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LoRa网络架构
点对点通信 一点对一点通信，多见于早期的LoRa技术，A点发起，B点接收，可以回复 也可以不回复确认，多组之间的频点建议分开，如下图所示。单纯利用 LoRa调制灵敏度高的特性，目前主要针对特定应用和试验性质的项目。优 点在于最简单，缺点在于不存在组网。
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LoRa网络架构
LoRa终端- Class A
双向通信终端设备。这一类的终端设备允许双向通信，每一个终端设备上行传 输会伴随着两个下行接收窗口。终端设备的传输时隙是基于其自身通信需求， 其微调基于ALOHA协议。Class A设备的功耗最低，基站下行通信只能在终端 上行通信之后，服务器能很迅速的进行下行通信，任何时候，服务器的下行通 信都智能在上行通信之后。
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LoRa网络架构
LoRa网关
LoRa网关位处LoRa星形网络的核心位置，是终端和服务器（Server）间的信息桥 梁，是多信道的收发机。LoRa网关有时又被称为LoRa基站或LoRa集中器，虽然定 义不同，但其实是同一含义。
LoRa网关使用不同的扩频因子，不同的扩频因子两两正交因而理论上可以在同一 信道中对多条不同扩频因子的信号进行解调。网关与网络服务器间通过标准IP进 行连接，终端通过单跳与一个或多个网关进行通讯，所有的终端通讯都是双向通 讯，同时也支持软件远程升级等。
第2章 LoRa无线通信技术开发
2.1 LoRa无线通信技术开发基础
目录 Contents
项目场景 LoRa传感网概述 LoRa网络架构 LoRa实际技术应用 项目实践
Education Solutions
Internet+
项目场景
传统畜牧业要么是厂房养殖，要么就放养。厂房养殖的优势在于养殖稳定， 方便管理，但出产的农产品质量不高。另一种为放养方式养殖成本较低，同 时出产的产品质量高但较难管理。所以为了降低畜牧业的管理成本和调高肉 禽质量，可以通过引入智慧畜牧系统对畜牧养殖进行协助管理。通过智慧畜 牧系统的管理，可有效降低畜牧管理成本，提高管理效率。通过提高产品质 量检测，实现畜牧业良性发展。传统牧场如下图所示。
免执照 频段
一网络 多网关
长距离
无线传 感网络
低功耗
大容量 扩频正交
安全
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LoRa网络架构
LoRa网络架构
LoRa整体网络结构分为终端、网关、网络服务、应用服务几个功能，一般LoRa终 端和网关之间可以同过LoRa无线技术进行数据传输，而网关和核心网或广域网之 间的交互可以通过TCP/IP协议，当然可以是有线连接的以太网，亦可以为3G/4G类 的无线连接。为了保证数据的安全性、可靠性，LoRaWAN采用了长度为128比特 的对称加密算法AES进行完整性保护和数据加密。
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LoRa传感网概述
LoRa网络特性
LoRa的优势在于技术方面的长 距离能力。LoRa技术在高性能、 远距离、低功耗，支持大规模 组网，测距和定位等方面突出 的特点，这使得该方案（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是低功耗广域网通信技术 中的一种，是物理层或无线调 制用于建立长距离通信链路。
21:37 / 10
LoRa网络架构
LoRa终端- Class C
具有最大接收窗口的双向通信终端设备。这一类的终端设备持续开放接收窗口， 只在传输时关闭。Class C设备拥有最长的接收窗口，也最耗电。
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LoRa网络架构
LoRa网络参数
LoRa节点要实现组网需要配置四个 网络参数，其中只有当一个节点配 置的四个参数与LoRa AP搭建的网 络参数相同，这个LoRa节点才能够 加入到LoRa AP所组建的LoRa网络 中。LoRa网络组建参数分别为：发 射频率（基频）、带宽、扩频因子
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LoRa网络架构
星状网轮询 一点对多点通信，N个从节点轮流与中心点通信，从节点上传，等待中心点 收到后返回确认，然后下一个节点再开始上传，直到所有N个节点全部完成， 一个循环周期结束，如下图所示。该结构本质上还属于点对点通信，但是 加入了分时处理，N个从节点之间的频点可以分开，也可重复使用。优势在 于单项目成本低，不足之处是仅适合从节点数量不大和网络实时性要求不 高的应用。