LoRaWAN是一種低功耗廣域（low-powered wide area）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其核心目標(biāo)是實現(xiàn)電池供電設(shè)備與區(qū)域、全國乃至網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的無線互聯(lián)。

LoRaWAN協(xié)議著重關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的關(guān)鍵先決條件，包括雙向信息的高效交換、端到端的安全性保障、服務(wù)的廣泛可訪問性以及本地化服務(wù)的靈活支持。通過LoRaWAN，我們可以輕松構(gòu)建穩(wěn)定、安全的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，滿足各種復(fù)雜的連接需求。

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LoRaWAN頻帶

LoRaWAN工作在低于1GHz的無線電波頻段，這一頻段的使用在不同地區(qū)受到不同法規(guī)的制約，因此其規(guī)格因地區(qū)而異。

本文重點介紹了歐洲和北美的LoRaWAN規(guī)范，而關(guān)于中國、韓國、日本和印度等其他地區(qū)，目前尚未出臺最終的規(guī)范。

無論您計劃在哪個地區(qū)實施LoRaWAN，我們都?xì)g迎您咨詢東勝物聯(lián)的LoRaWAN網(wǎng)關(guān)和子設(shè)備方案。作為專注于物聯(lián)網(wǎng)硬件ODM定制服務(wù)的公司，我們致力于為您提供專業(yè)、高效的解決方案。

LoRaWAN歐洲頻帶

在歐洲，LoRaWAN不同的頻道。其中八款具有250 bps至5.5 kbps的多種數(shù)據(jù)速率。一個頻率為11 kbps的通道和一個速度約為50 kbps的FSK通道可以實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率?？梢允褂玫墓β适?14dBM。

此外，LoRa聯(lián)盟已經(jīng)建立了兩個頻段用于歐洲的LoRa技術(shù)。這些頻率是從863到870 MHz的EU863和從433.05到434.79 MHz的EU433。

EU433 (433.05至434.79兆赫)

EU433頻譜中的edge設(shè)備采用一種通道數(shù)據(jù)庫模式，可容納至少16個通道，工作頻率范圍為433.05至434.79 MHz。前三個通道是基線通道，與頻率433.175、433.375和433.575 MHz相關(guān)，不能使用NewChannelReq命令更改。

上述三個信道確保所有系統(tǒng)的終端設(shè)備和網(wǎng)關(guān)共享最少數(shù)量的公共信道。在逐個網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，附加信道可以在允許的頻率范圍內(nèi)自由傳播。

無線電設(shè)備的EIRP必須低于12.15 dBm，以便LoRaWAN在ETSI EU433頻帶中工作，并且終端設(shè)備的傳輸活動必須小于10%。該頻段的中心頻率范圍為433.175至434.665 MHz。

在EU433 MHz頻段，ETSI EN300220框架允許10%的傳輸占空比。為了防止網(wǎng)絡(luò)擁塞，LoRaWAN要求發(fā)射占空比比允許的值低1%。

EU863-870 (868.1至868.5兆赫)

ETSI 307標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定ISM無線頻譜的任何區(qū)域都有資格使用EU863-870頻段。該頻譜中的終端設(shè)備將在863和870 MHz之間運行，并且它們將保存使用信道數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)從至少16個信道收集的信息。

運營商可以為該頻段分配任意數(shù)量的信道，但所有EU863終端設(shè)備必須包括并實現(xiàn)3個標(biāo)準(zhǔn)信道，即868.10、868.30和868.50。在逐個網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，附加信道可以在允許的頻率范圍內(nèi)自由傳播。

LoRaWAN北美頻帶

從902.3 MHz開始，以200 kHz的步長增加到914.9 MHz，美國的LoRaWAN頻率范圍提供64個上行鏈路信道(每個125 kHz)(信道0-63)。在903 MHz和914 MHz之間，還有8個500 kHz上行鏈路信道以1.6 MHz的步長可用。

八個下行鏈路信道的頻率范圍為923.3 MHz至927.5 MHz，每個信道的寬度為500 kHz。對于北美，功率輸出為+30 dB。

其他地區(qū)LoRaWAN頻率

915兆赫(澳大利亞、新西蘭)

使用Microchip LoRaWAN模塊RN-2903A的設(shè)備制造商和設(shè)計人員應(yīng)加載Microchip的正確軟件，以確保設(shè)備有效運行，因為澳大利亞采用915 MHz至928 MHz無線網(wǎng)絡(luò)頻譜。

915-928 MHz頻率范圍的主要輻射全向功率(EIRP)為1瓦。盡管使用相同的頻率(915 MHz)，但美國實際上比澳大利亞的范圍更廣(902-928 MHz)，在澳大利亞使用頻譜的較低部分是違法的。

868兆赫(歐盟)

LoRaWan使用RF 868MHz頻段，這是歐洲LPWANs的常用帶寬。各種國家和國際公約，例如歐洲的ERC-REC-70-3E，控制該帶寬。2015年1月30日，法國ARCEP 2014-1263看起來是個在JO中被認(rèn)可的。

915兆赫(美國)

自從無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙和ZigBee發(fā)展以來，2.4 GHz頻率在美國獲得了大部分的設(shè)計關(guān)注。例如，在915 MHz ISM頻段，這種應(yīng)用或占空比不受FCC規(guī)定的限制。此外，與ISM頻譜的其他區(qū)域相比，標(biāo)準(zhǔn)允許的輸出功率要大得多。

902和928 MHz之間的頻率范圍具有915 MHz的中心頻率。FCC允許在距離廣播天線三米處的該頻率上的電場強度值為50 mV/m。

864兆赫(俄羅斯)

LoRa聯(lián)盟已經(jīng)在俄羅斯了864到869.2 MHz頻帶用于LoRa技術(shù)的使用。RU864-870頻段的邊緣設(shè)備采用流數(shù)據(jù)庫模式，可容納至少8個流，并在864和869.2 MHz之間運行。

網(wǎng)絡(luò)管理員可以在ru 864–870頻段內(nèi)任意分配網(wǎng)絡(luò)信道，以符合俄羅斯規(guī)定定義的子載波。然而，任何ru 864–870 MHz終端設(shè)備必須支持兩個默認(rèn)通道，868.9和869.1 MHz。這樣的默認(rèn)信道確保了跨終端設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的基本標(biāo)準(zhǔn)信道集，并且它們不能使用NewChannelReq命令來更改。

920兆赫(韓國)

2012年7月25日，920 MHz頻段被正式為ISM頻率，日本開始使用新頻段。ISM頻段的頻段允許某些用途，代表工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療頻段。WiFi、藍(lán)牙技術(shù)、無繩電話、無線電控制器以及很快其他設(shè)備都將使用ISM頻段。

但是，由于傳感器系統(tǒng)和電話的基站具有不同的設(shè)施環(huán)境、傳輸輸出和其他相關(guān)因素，因此功能并不相同。此外，還強調(diào)900 MHz頻譜是通用的，這導(dǎo)致了混淆。

865兆赫(印度)

頻率范圍也許是要考慮的最重要的因素。印度Lora允許的工作頻率在865Mhz和867Mhz之間。Sentrius RG186是我們展示的網(wǎng)關(guān)的868Mhz變體，可以適應(yīng)863Mhz至870Mhz的頻率，滿足我們的需求。

通道的數(shù)量是下一個。一個LoRaWAN網(wǎng)關(guān)上至少應(yīng)該有兩個通道。網(wǎng)關(guān)包含五個通道，允許它同時與五個終端節(jié)點對話。

923兆赫(泰國)

《國家頻譜管理手冊》解釋了《無線電條例》第5條中的國際頻率分配表如何作為國家表的基礎(chǔ)，并且在某些國家中，可以作為國家表本身。對于無線尋呼系統(tǒng)用戶到基站的廣播，蜂窩服務(wù)的頻帶917-923 MHz被留出。

如何選擇的LoRaWAN頻率和網(wǎng)關(guān)設(shè)備？

在選擇正確的頻率時，您需要考慮幾個方面。組織這些信息是為了幫助開發(fā)和評估LoRaWAN使用案例。

例如，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，范圍/距離、信息傳輸速度和功耗基本上是可以用來描述網(wǎng)絡(luò)的三個特征。

這些約束由物理定律明確定義，因此很難對所有三個參數(shù)給予同等的權(quán)重。例如，LoRaWAN可以遠(yuǎn)距離傳輸信息，并使用最少的能量，但它只有很低的數(shù)據(jù)速率。

我們可以得出結(jié)論，在現(xiàn)實中，上述標(biāo)準(zhǔn)中只有兩個可以優(yōu)化。因此，您必須始終選擇哪些功能對您更重要。

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其他需要考慮的因素

• LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)的范圍由鏈路預(yù)算決定。

• 由于在真空中的衰減，范圍縮短了。當(dāng)距離加倍時，自由空間衰減增加6 dB。

• 信號強度和范圍會受到障礙物和地面等表面的無線電波反射和散射的影響。無線電鏈路的一端通常最靠近LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)中的地面。

• 范圍縮短，并且Rx側(cè)的信號強度受到菲涅耳區(qū)中的障礙物的影響。

• 傳播條件會影響SF值，從而影響發(fā)射機的覆蓋范圍。LoRaWAN通過ADR實現(xiàn)自主網(wǎng)絡(luò)管理，從而限制發(fā)射機的工作范圍。

• 信噪比(SNR)、噪聲系數(shù)(NF)和帶寬都會影響Rx靈敏度(BW)。

   

優(yōu)化LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)覆蓋的方法

為了使使用LoRaWAN技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)具有更大的覆蓋范圍，必須考慮以下基本因素:

1) LoRaWAN網(wǎng)關(guān)部署點和位置

確保Tx和Rx天線在光學(xué)上可以互相看到。要在兩個天線之間建立光學(xué)瞄準(zhǔn)，請?zhí)岣咛炀€的高度。天線應(yīng)該總是在室外使用，而不是在室內(nèi)。

2)LoRaWAN網(wǎng)關(guān)天線選擇

使用傳統(tǒng)的棒狀天線時，避免天線周圍有障礙物，因為棒狀天線將能量集中在水平面上。此外，將它們安裝在柱子上似乎總是比安裝在建筑物的側(cè)面更可取。

如果天線被有意放置，并且定義的天線強度和天線極化被有效地相互調(diào)諧，則范圍應(yīng)該增加。

閱讀：如何選擇LoRaWAN網(wǎng)關(guān)的天線？

3) 連接介質(zhì)材料

使用高質(zhì)量的電纜和N型連接(LMR 400或同等產(chǎn)品，每100米損耗小于1.5 dB)。系統(tǒng)和天線之間的這種連接應(yīng)該盡可能簡單，以便將連接介質(zhì)中的損耗降至。

4)注意其他附近無線電設(shè)備安裝

避免強烈的干擾，例如來自附近GSM或UMTS發(fā)射機的干擾。在使用之前，請務(wù)必閱讀LoRaWAN網(wǎng)關(guān)制造商的說明。