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LoRa作為一種低功率、長距離、經濟實惠、簡單高效的無線數字通信技術被人所熟知，被廣泛用于全球智能抄表應用和軍事空間通信領域。

在物聯網急速發展的現今，LoRa也逐漸成為長距離無線射頻通信的首選。LoRa技術的應用已擴展到更多的垂直市場中，包括智能公用事業、智能供應鏈和物流、智能家居和樓宇、智慧農業、智慧健康和醫療、智能工業控制、智慧社區和智能環境

射頻技術賦能萬物可跟蹤和管理的特性，而好的通信技術還能“救命”。據了解，自2017年開始，Everynet已連續四年都利用LoRaWAN技術來監測和確保參加意大利Tor des Géants超級馬拉松賽的運動員們的安全，并且擁有多個實際的營救案例。

LoRa是怎么成為超級馬拉松的“御用”解決方案的？Semtech市場戰略總監甘泉為記者解答了相關問題。

LoRa是什么？

LoRa究竟是什么？甘泉為記者介紹，LoRa 是一個物理層的無線數字通信調制技術，稱為擴頻連續調頻調制技術（Chirp Modulation）。常見的無線數字通信調制技術為FSK、ASK、PSK三種，運營商的NB-IoT、4G、5G 以及 Wi-Fi、藍牙等幾乎所有常見數字無線通信技術的物理層都是采用 FSK、ASK、PSK 這三種調制技術進行通信的。

LoRa 只是一個物理層的調制技術，現在市面上的所有 LoRa 芯片，也只是完成簡單的物理層工作。而市場上 Wi-Fi、2G、3G、NB-IoT 等其他芯片，都是帶有自身協議棧的。

值得注意的是，LoRa是一種擴頻調制技術，能夠很好地平衡速率和靈敏度。其靈敏度更接近香農極限定理，打破了傳統FSK窄帶系統的實施極限。

LoRa的優勢多多，是一種迅速增長的無線射頻技術，截至 2020 年 1 月，LoRa 的連接節點超過了 1.45億個。從 LoRa 聯盟的會員數量可以看出從事 LoRa 產品開發的公司數量也在迅速增長。LoRa 聯盟現有約 500 個會員，其中許多來自中國，例如阿里巴巴和騰訊。

LoRa的優勢不容小覷

根據甘泉的介紹，LoRa的具體優勢包括：

1、遠距離：由于LoRa采用了擴頻技術，且敏度更接近香農極限定理，降低了信噪比要求，傳播距離更長，即使是50Km也沒有問題。

LoRa能夠依靠擴頻獲取處理增益，不依賴于窄帶、重傳，不依賴編碼冗余，效率高。另外，LoRa上下行可使用下同的帶寬和速率，網關和節點靈敏度均可達到-140dBm（300bps），下行不依靠基站的大功率，既適合于免授權的ISM頻段，也適合于授權頻段。

2、抗干擾能力：在所有的物聯網通信技術中，LoRa技術可在噪聲下20dB解調，而其它的物聯網通信技術必須高于噪聲一定強度才能實現解調。

其它物聯網通信技術的波形可以被頻譜儀等設備抓取。同樣，這些通信數據也可能被干擾或偽造。而LoRa技術具有較好的隱蔽性和抗干擾特性，具有較強的物理層安全特性。

3、低功耗：實際上，功耗一直以來是無線通信技術最大的競爭點，這是因為大多數遠距離接入場景大多都需要電池供電，電池的壽命直接影響了用戶體驗。

根據介紹，LoRaWan在睡眠狀態電流甚至低于1μA，發射17dBm信號時電流僅為45mA，接受信號時電流僅為5mA。

通過對比NB-IoT，LoRa擁有更簡化的結構。而在運動手環應用上，LoRa可以工作超過2周時長。

4、易于部署：根據介紹，LoRa不僅能夠根據應用需要規劃和部署網絡，還能根據現場環境，針對終端位置合理部署基站。LoRa的網絡擴展十分簡單，也可根據節點規模的變化隨時對覆蓋進行增強或擴展。LoRa擁有從物理層、網絡層到應用層的三重安全性，因此滿足各種數據私密性要求。

特別需要強調的是，LoRa還擁有很高的投資回報，這是因為其本身的長壽命、低功耗和低成本

LoRa的優勢適用于室外超級馬拉松應用

根據介紹，Everynet開發的基于LoRaWAN標準的應用程序，可在數百公里內實時追蹤大約900名參賽者，為賽事工作人員提供準確的數據，以防止參賽者受傷和迷路。

需要強調的是，從2017年開始，Everynet已連續四年都利用LoRaWAN技術來監測和確保參加Tor des Géants超級馬拉松賽的運動員們的安全。Tor des Géants超級馬拉松賽是世界上最具挑戰性的賽事之一，參賽者要在150個小時以內的時間里跑完330公里的路程，其中海拔高度有變化的路段超過24000米，參賽者要每天24小時在其中連續跑幾天，每次間隙休息最多只有20分鐘。

由于為每位參賽者都配備了一個基于LoRaWAN技術的傳感器，所以即使在蜂窩網絡無法接入或無法覆蓋的地方，也能持續監測運動員的位置，并且能在危險情況下發送報警信號。甘泉強調，目前該方案已有成功的營救案例。

LoRaWAN的馬拉松應用網絡連接方案的優勢剛好對應了上述LoRa的優勢：

1、遠距離：得益于LoRa的遠距離傳輸特性，覆蓋范圍更廣。可以使用少量網關實現對整個賽事區域的無死角覆蓋。由于比賽區域缺乏運營商的網絡覆蓋，使用LoRa覆蓋是最佳選擇。

2、抗干擾：具有超強的抗噪特性，保證運動員的數據可以穩定上傳

3、低功耗：運動員使用的手環、報警器或追蹤器的無線連接功耗非常低，可以保證超長的待機時間。

4、易于部署：由于LoRa在國內工作于ISM頻段，且LoRaWAN網關協議為網關協作，其部署簡單，成本很低，而且可以根據需求進行部署。

根據介紹，野外超級馬拉松現場許多區域都沒有蜂窩信號，需要架設一個LoRa網關，一般架設在較高處且不能有遮擋，由于LoRa網關的功耗非常低，一般小于5瓦，因此一塊蓄電池可以支持幾十天，足夠完成整個馬拉松比賽。馬拉松項目管理組可以通過有線或無線的方式將LoRa網關與本地應用服務器連接。

LoRa網關可以無死角的覆蓋整個馬拉松的場地，運動員的手環帶有gps定位和心跳報警等功能，可以實時與LoRa網關進行通信，講運動員的位置信息和身體狀態信息及時的傳達的項目管理組的平臺上。

中國運營的LoRa網絡極為可靠和穩定

提到LoRa，就不得不提到Semtech。作為LoRa技術的發明者，60年來一直處于領導地位。據甘泉介紹，目前Semtech LoRa產品線擁有：

LoRa芯片產品組合：包括不斷創新演進的、可滿足更多應用需求的、高性能的LoRa芯片系列；

LoRa Edge：產品組合是一個基于LoRa的低功耗平臺，可以軟件設置定義。該產品系列的第一款產品為LR1110，在2020年推出，其特色是低功耗Wi-Fi和GNSS掃描功能；

LoRa Basics組件和開發人員資源：通過提供開發人員資源和培訓，使LoRa更易于被開發人員了解和入手使用；

LoRa Cloud云服務：簡便易用的云服務，它采用復雜的解決方案組件并將其轉換為API調用；

LoRa Source硬件加速器：包括一系列即刻可投入生產的硬件加速器，縮短開發時間和降低抽象復雜性；

LoRa 2.4GHz：LoRa 2.4GHz 收發器。

此前，Semtech曾表示，作為一家全球性的半導體公司，分布在世界各地的資源將保障芯片的供應。Semtech的產品研發和知識產權主要在瑞士，還有一些在法國、加拿大，有著通暢的渠道和充足的貨源供應。

需要強調的是，在中國使用的LoRa芯片是在瑞士研發和供應，此外，已經在歐洲和中國授權了兩家芯片技術合作伙伴來生產LoRa芯片產品，這使得LoRa芯片供應實現了多元化，在中國運營的LoRa網絡可得到極為可靠和穩定的芯片保證。

展望2021和未來，Semtech將繼續通過自己的不斷創新來支持中國伙伴和客戶在其應用領域開發世界級的創新，從而取得共同的成功。隨著中國“新基建”部署的落實，可以支持其中主要應用的LoRa將在中國市場繼續保持穩健的增長。

文/付斌，歡迎關注21ic電子網