LoRa Basics 技术分享
进入2022年，物联网技术在各行各业越来越普及，lpwan技术（低功耗广域网，长距离物联网无线通信技术）凭借信号覆盖范围广、占用带宽小、终端连接数量多、功耗低、成本低等优点，在全球市场上赢得较高的普及率。
在全球范围内的多种lpwan技术中，nb-iot、lora是应用范围最广的两种技术，在未授权频谱技术中，lora处于主导地位。lora除了具有网络容量大、功耗低、信号穿透能力强、高速移动信号稳定、可定位等特点外，最大优势在于同等功耗条件下无线射频通信距离更远。lora可以广泛应用在工业控制、城市管理、电网巡检控制、油气管道监控、农业灌溉、环境监测等领域。
据市场调查网发布的《2022-2027年中国lora市场监测调研及行业投资可行性通用研究报告》显示，国内lora芯片生产实力不断增强，有利于lora产业发展壮大。
同时腾讯、阿里等相继加入lora联盟，将扩大lora生态圈，这推动了我国lora及芯片市场高速增长。2021年，我国lora市场规模约为218亿元，预计2022年将增长至283亿元左右，增速达到30%。2021年，我国应用于终端领域的lora芯片出货量约为7052亿片，预计2022年将增长至9520亿片，增速达到35%。
虽然目前国内的lora应用非常多，不过现有的lorawan协议不能充分满足市场中的多种需要。尤其是lora在国内推动的“自组，安全，可控”的生态，对于lora协议的要求越来越多。即使lora具有足够的技术优势实现自组网络的要求，目前市场上国内lora客户依然具有以下的需求：
架构简单：不希望使用网络服务器
低成本：最好使用终端芯片作为网关
支持终端的通信方式d2d
支持组控和群控
低延迟快速响应
支持下行控制且低功耗
更大的网络容量
而lora basics就是lora为了解决这些需求应运而生的。
lora basics就是semtech corporation基于lorawan协议推出软件构建模块。
lora basics提取常用的lorawan功能，即所有终端设备、网关或基于lorawan解决方案的开发人员都必须实现的功能，并提供一组与规范兼容的、免费的、可提供支持的开源软件套件。该组构建模块代表了基于lorawan的技术实现的最佳实践。
这样开发人员就可以专注于开发其解决方案，同时以更低的成本、更快的将应用推向市场。lora basics与lora联盟（lora alliance）完全兼容，并支持开发人员及企业快速地开发其应用。
在软件架构层面，lora basics与lorawan协议基本一致：
在设备类别划分上，lora basics与lorawan协议有一些区别：
class a与lorawan class a 设备相同：电池供电的传感器开关等；
class c与lorawan class c 设备相同：长供电的灯家电等；
class d与lorawan class b 相似：用于电池供电且具有下行唤醒功能的设备：如门锁、阀门等(采用异步长前导包唤醒模式)；
c could control c/d；a could control c/d；d could control c/d。
lora basics的信道规划，最少需要3个不同的信道（这里的信道指的是不同配置的频点、bw、sf的组合）：
f1：上行信道
f2：下行信道
f3：唤醒信道
同时还可以进行信道扩展：
多个网关模块可以支持多个f1
根据工作距离和延迟要求不同可以设置多给f2
根据省电或工作距离要求可以设置多个f3
lora basics支持p2p通信，常见的两种控制模式：
通过网关控制（lora basics station）
直接控制并告知网关（modem与modem之间通信）
lora basics支持两种控制模式，不过优先建议使用第二种，原因如下：
在没有网关的时候，该系统依然可以有效进行
具有更低的延迟特性
对上行的信道占用减小，信道容量也会增加
网关的负载减小
可以扩展f2a和f2b，来应对不同的需求，如更低的延迟或更好的覆盖范围，需要通过调整sf或bw实现
通过网关通信
节点与节点通信
在lora basics中，还有一种比p2p更快捷高效的方案，那就是组控/群控。通过ack的时隙进行回复和识别确认目标设备。当设备加入群组时，会被分配时隙号，当设备收到群控命令时，根据时隙号*△t进行延迟，再发送ack。不同的群组，可以根据需求设定不同的信道组合。不仅仅是节点，网关也可以参与组控。
下图为class c的设备群控案例，对于class d设备的组控是一样的，只是需要增加一个长前导。如果一个设备的ack丢失，网关或者主控设备会通过p2p的方式进行再次确认。
随着社会智能化、信息化的发展，lora的现有技术已经无法满足日新月异的技术更新需求，为了解决层出不穷的客户实际需要，lora在lora basics的基础上衍生出了两款平台供客户开发使用。
lora basics station（网关平台）
lora basics station是lora数据包转发器的实现。lora 数据包转发器是在基于 lora 的网关（带或不带 gps）的主机上运行的程序。它通过安全的ip链路将集中器（上行链路）接收到的rf数据包转发到lorawan网络服务器（lns）。它还将 lns（下行链路）通过同一安全 ip 发送的射频数据包传输到一个或多个设备。此外，它可以传输用于网络内时间协调设备的信标信号。这些信标可以在整个网络上以gps同步传输。
相关开发平台有sx1302芯片平台，我们成都亿佰特提供了基于sx1302开发的e106系列模组：
470mhz频段：e106-470g27p2（详细参数，请点击查阅）
868mhz频段：e106-868g27p2（详细参数，请点击查阅）
915mhz频段：e106-915g27p2（详细参数，请点击查阅）
该系列使用mini pci-e标准接口封装，方便用户集成到自家网关设备。
lora basics modems（终端节点平台）
lora basics调制解调器产品可以基于lora的物联网（iot）设备与semtech的lora云服务进行通信。lora basics调制解调器是一个开源软件库，它利用2.4ghz频段实现全球互操作性。
lora basics modem-e提供与semtech云服务的开箱即用集成，例如用于定位现场设备的地理位置功能。它使用sub-ghz频段，旨在支持欧盟和美国频率的lorawan区域参数。
相关开发平台有lr1110、lr1120芯片平台，是一个集lora+gps+wifi2.4ghz通信的lora basics modems开发平台。gps定位功能和wi-fi定位功能，使得用户可以更好的进行资产管理。
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在全球范围内的多种lpwan技术中，nb-iot、lora是应用范围最广的两种技术，在未授权频谱技术中，lora处于主导地位。lora除了具有网络容量大、功耗低、信号穿透能力强、高速移动信号稳定、可定位等特点外，最大优势在于同等功耗条件下无线射频通信距离更远。lora可以广泛应用在工业控制、城市管理、电网巡检控制、油气管道监控、农业灌溉、环境监测等领域。
据市场调查网发布的《2022-2027年中国lora市场监测调研及行业投资可行性通用研究报告》显示，国内lora芯片生产实力不断增强，有利于lora产业发展壮大。
同时腾讯、阿里等相继加入lora联盟，将扩大lora生态圈，这推动了我国lora及芯片市场高速增长。2021年，我国lora市场规模约为218亿元，预计2022年将增长至283亿元左右，增速达到30%。2021年，我国应用于终端领域的lora芯片出货量约为7052亿片，预计2022年将增长至9520亿片，增速达到35%。
虽然目前国内的lora应用非常多，不过现有的lorawan协议不能充分满足市场中的多种需要。尤其是lora在国内推动的“自组，安全，可控”的生态，对于lora协议的要求越来越多。即使lora具有足够的技术优势实现自组网络的要求，目前市场上国内lora客户依然具有以下的需求：
架构简单：不希望使用网络服务器
低成本：最好使用终端芯片作为网关
支持终端的通信方式d2d
支持组控和群控
低延迟快速响应
支持下行控制且低功耗
更大的网络容量
而lora basics就是lora为了解决这些需求应运而生的。
lora basics就是semtech corporation基于lorawan协议推出软件构建模块。
lora basics提取常用的lorawan功能，即所有终端设备、网关或基于lorawan解决方案的开发人员都必须实现的功能，并提供一组与规范兼容的、免费的、可提供支持的开源软件套件。该组构建模块代表了基于lorawan的技术实现的最佳实践。
这样开发人员就可以专注于开发其解决方案，同时以更低的成本、更快的将应用推向市场。lora basics与lora联盟（lora alliance）完全兼容，并支持开发人员及企业快速地开发其应用。
在软件架构层面，lora basics与lorawan协议基本一致：
在设备类别划分上，lora basics与lorawan协议有一些区别：
class a与lorawan class a 设备相同：电池供电的传感器开关等；
class c与lorawan class c 设备相同：长供电的灯家电等；
class d与lorawan class b 相似：用于电池供电且具有下行唤醒功能的设备：如门锁、阀门等(采用异步长前导包唤醒模式)；
c could control c/d；a could control c/d；d could control c/d。
lora basics的信道规划，最少需要3个不同的信道（这里的信道指的是不同配置的频点、bw、sf的组合）：
f1：上行信道
f2：下行信道
f3：唤醒信道
同时还可以进行信道扩展：
多个网关模块可以支持多个f1
根据工作距离和延迟要求不同可以设置多给f2
根据省电或工作距离要求可以设置多个f3
lora basics支持p2p通信，常见的两种控制模式：
通过网关控制（lora basics station）
直接控制并告知网关（modem与modem之间通信）
lora basics支持两种控制模式，不过优先建议使用第二种，原因如下：
在没有网关的时候，该系统依然可以有效进行
具有更低的延迟特性
对上行的信道占用减小，信道容量也会增加
网关的负载减小
可以扩展f2a和f2b，来应对不同的需求，如更低的延迟或更好的覆盖范围，需要通过调整sf或bw实现
通过网关通信
节点与节点通信
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相关开发平台有lr1110、lr1120芯片平台，是一个集lora+gps+wifi2.4ghz通信的lora basics modems开发平台。gps定位功能和wi-fi定位功能，使得用户可以更好的进行资产管理。
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