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介绍

LoRa是一种长距离、低功耗的无线射频通信技术，客户可以使用非授权频段架设、安全可控的私有物联网。 LoRa在全球范围持续高速增长，截至2020年1月，LoRa的连接节点超过了1.45亿个。从LoRa联盟的会员数量可以看出从事LoRa产品开发的公司数量也在迅速增长。LoRa联盟现有约500个会员，其中许多来自中国，例如阿里巴巴和腾讯。

以下是本问答文档中讨论的LoRa在中国的关键要点：

LoRa符合中国工信部公告52号的所有要求：

· 限在建筑楼宇、住宅小区及村庄等小范围内组网应用；

· 任意时刻限单个信道发射；

· 民用计量设备应具有防干扰功能；

· 避免干扰当地的广播电台和电视台；

· 符合发射功率限值和发射功率频谱密度限值；

· 单次发射持续时间不超过1秒；

· 占用带宽不大于500kHz。

LoRa很安全

物理层的安全性：LoRa CSS技术可以在噪声以下20dB进行解调，普通设备很难检测和干扰LoRa信号。

网络层的安全性：在本地收集，处理和存储数据。数据受网络所有者的完全控制，不会离开私有的网络。

应用层的安全性：根据应用层的要求进行加密。应用层安全管理可以与网络层配合以实现应用层的整体安全性。对于使用LoRaWAN协议的中国客户，LoRaWAN协议通过在网络层和应用层进行加密，提供了强大的端到端安全性。

我们鼓励中国开发LoRa产品的厂商遵守当地安全法规并实施安全方案来满足客户的需求。

LoRa 产品研发和供应

在中国使用的LoRa芯片是由Semtech (International) AG 研发和供应的。 Semtech (International) AG是一家瑞士公司。 LoRa芯片的制造、组装和代理分销是在亚洲地区进行的。

此外，Semtech (International) AG已将其LoRa技术的某些制造权授权给了欧洲和亚洲的某些半导体公司，从而实现了LoRa芯片供应的多元化。

问题1：LoRa是什么？

LoRa是一个物理层的无线数字通信调制技术，称为扩频连续调频调制技术（ Chirp Modulation ）。常见的无线数字通信调制技术为FSK、ASK、PSK三种，运营商的NB-IoT、4G、5G以及Wi-Fi、蓝牙等几乎所有常见数字无线通信技术的物理层都是采用FSK、ASK、PSK这三种调制技术进行通信的。

LoRa只是一个物理层的调制技术，现在市面上的所有LoRa芯片，也只是完成简单的物理层工作。而市场上Wi-Fi、2G、3G、NB-IoT等其他芯片，都是带有自身协议栈的，为图1 OSI模型中的网络层+数据链路层+物理层。

图1 OSI网络分层示意图

问题2：LoRa的组网方式是什么？

LoRa只是物理层的一种调制技术，其组网方式可以根据不同的应用和需求而选择不同。实际应用中常见有：点对点、星状、树状、网状、Mesh等多种组网形式。

如图2所示，LoRa生态在国外主要是运营商使用的LPWAN技术LoRaWAN，而国内LoRa的主要应用为私有网和专有网，被称之为"长Wi-Fi"，使用方式和Wi-Fi完全相同。对比Wi-Fi，LoRa具有工作距离远、功耗低、传输速率低等特点。

图2 LoRa网络示意图

LoRa的网络具有灵活性和便利性：按需部署，根据应用需要，规划和部署网络；根据现场环境，针对终端位置，合理部署网关和终端设备。网络的扩展十分简单，根据节点规模的变化，随时对覆盖进行增强或扩展。

同时LoRa可以独立组网：个人、企业或机构均可部署私有/专有网、企业网或行业网 (免License 频段)。大多数物联网应用都是区域性的，小规模网络即可解决问题。区域性的局域网络是公网有效且必要的补充。

问题3：LoRa的无线电规范要求

2019年11月28日，工信部发布了《中华人民共和国工业和信息化部公告2019年第52号》（以下简称"52号公告"）（参考资料1），该公告进一步规范微功率短距离无线电发射设备（以下简称"微功率设备"）的管理。

对52号公告的理解：

1. "限在建筑楼宇、住宅小区及村庄等小范围内组网应用"

LoRa被归类为LPWAN的一种传输方式，在空旷地上可实现1~10KM的传输距离。根据52号公告规定，在470 – 510MHz 使用频率，LoRa的长距离特性将会被限制在一定范围内应用，也就是说在这段频率LoRa不会在中国进行运营商的网络覆盖。但是如果有需要的话，LoRa仍可和其他通信方式（如4G等）接入互联网，将多个LoRa小网，连接成互联互通的物联网应用。（见图3）。

图3 LoRa在小范围内与公网结合的网络结构示意图

此公告的技术指标明确要求可使用的区域范围（如智能制造管理系统解决方案应用于建筑楼宇，智能工地管理系统应用于住宅小区，智能家居应用于建筑楼宇，智慧农业应用于村庄, 均符合该条规定)。

2. "任意时刻限单个信道发射"

目前引领LoRa技术的Semtech公司所发布的所有芯片都支持单个信道发送数据，因此，从芯片功能上符合任意时刻限单个信道发射规定。

3. "民用计量仪表设备应当具备"发射前搜寻"等干扰规避功能，且不能被用户调整或关闭"

Semtech的LoRa芯片本身已提供信道检测功能（Channel Activity Detection，CAD）功能，已经很好地提供了"发射前搜寻"等干扰规避功能的技术基础。同时LoRa芯片都具有跳频功能，也可以通过跳频的方式进行干扰规避。 除此之外，LoRa网关芯片还启用彼此正交的信道和数据速率， 在避免干扰方面提供了额外的鲁棒性。

另外，"发射前搜寻"等干扰规避功能一方面可以降低数据碰撞概率，提高通信系统的可靠性。另一方面碰撞概率降低可以减少重传的概率，从而降低功耗。从应用需求本身出发，绝大多数应用都希望通过"发射前搜索"等干扰规避功能提高系统的性能，因此这条规定不应被视为限制条件。

4. "若使用频率与当地声音、电视广播电台频率相同时，不得在当地使用；若对当地声音、电视广播接收产生干扰时，应立即停止使用，待消除干扰或调整到无干扰频率后方可重新使用。"

此要求适用于所有微功率设备，52号公告第三点明确定义了在ISM频段下各设备合理使用频带资源的规定（见图4）。由于各个地方的电视广播电台等频率基本固定不变，只要部署使用时避开该类频率，即可满足公告要求。

图4 52号公告节选

Semtech的LoRa芯片具有"发射前搜索"和跳频的功能，可以在发射信号前检测当前频率是否有当地广播信号，如发现当地广播信号则进行跳频处理。

针对中国的具体国情，LoRa联盟提出来多组通信信道的标准，可以根据当地广播电台的固定频率，选择合适的通信信道。

5. "发射功率限值：50mW(e.r.p)。发射功率谱密度限值：占用带宽小于等于200kHz的,为50mW/200kHz(e.r.p)；占用带宽200-500kHz的，为 10mW/100kHz(e.r.p)。"