在某些情形下，很明显以太网或Wi-Fi是精确的选择——例如在家庭或工厂中。在其他情形下，近场通信(NFC)或蓝牙可能是首选选项，由于您的办理方案须要短间隔设备到设备通信。但是，如果您的产品是移动的，或者在Wi-Fi根本无法覆盖的城市、农业或其他环境中，您就只能探求其他方法了——包括蜂窝或LoRa和LoRaWAN（远程广域网）。
通过环球统一的频段和运营商间漫游协议，以及为数据密集型运用供应高带宽连接的可用性，蜂窝网络的环球覆盖范围使这种方法对许多用例具有吸引力。只管具有吸引力，但一些运用偏爱LoRa，它的旗子暗记具有抗噪性，而且免费、利用未经容许的频段使得单个设备的单位本钱显著降落。
鉴于不同的需求，蜂窝或LoRa等方法更具互补性而不是竞争性。
什么是LoRa？
LoRa是一种低功耗通信协议，旨在利用未经容许的频谱进行长间隔操作，特殊是为工业、科学和医疗(ISM)目的而保留的无线电频段。
LoRa设备以Sub-1GHz频率进行通信，因此可以实现长间隔的数据传输，可用频段很窄，且一些政府对这些频段上的设备传输频率有严格的规定。在开放系统互连(OSI)术语中，如图1中的参考模型所示，LoRa芯片是支撑其之上所有事物的物理层，并使硬件设备能够利用未经容许的频谱进行低功耗广域网(LPWAN)运用，它规定了用于无线电通信的频谱和协议。
图1.LoRa在OSI参考模型的物理层运行
只管LoRa在Sub-1GHz频谱下运行，但LoRa芯片利用的特定频段因地区而异。欧洲的LoRa无线电的事情频率为863-870/873MHz，而亚洲和南美的设备事情频率为915-928MHz，北美的设备事情频率为902-928MHz。在为某个运用购买LoRa芯片时，许多芯片将根据特定的范围哀求预先编程到某个地区的频谱。在图2中可以看到具有LoRa频率范围的频谱概览。
图2.LoRa无线电在Sub-1GHz频谱上运行。图片由NASA供应
除了利用的频谱之外，LoRa还指定了用于无线电通信或LoRaPHY的协议。
LoRa调制：啁啾扩频
LoRa利用专有的无线调制技能，它是啁啾扩频的衍生物，它利用“啁啾”脉冲作为编码信息的一种办法。啁啾是一种正弦波，如图3所示，其旗子暗记频率随韶光增加或减少。
图3.LoRa利用一系列增加（如此处所示）或减少的“啁啾”脉冲对信息进行编码。图片由Georg-Johann供应
LoRa无线电通过利用多个信息啁啾来表示有效载荷中的每一位信息来实行其调制。在这种情形下，“扩频”意味着利用这种技能的设备，包括LoRa衍生产品，都利用分配的带宽进行广播，从而使这些旗子暗记能够抵抗ISM频段上常见的信道噪声。
LoRa设备许可工程师调度他们的运用程序，并利用称为扩展因子(SF)在高数据速率或高灵敏度之间进行选择。利用可调无线电参数，工程师可以选择每秒发送的啁啾数量。低SF将每秒发送更多的啁啾，这意味着您可以每秒编码更多的数据，但从吸收器的角度来看，旗子暗记不是很敏感。
低灵敏度意味着您打算发送的数据在途中丢失的可能性更高。另一方面，高SF将每秒发送更少的啁啾，但会产生对吸收器更敏感的旗子暗记，因此更可靠。然而，高SF啁啾须要更多的“通话韶光”（网络上的传输韶光）并且须要更多的功率，由于调制解调器运行的韶光比利用低SF方法的韶光更长。
通过为无线电设置SF以及变动调制解调器的传输功率（根据地区可在2dBm和20dBm之间调度），LoRa为工程师供应了功能强大的工具，用于根据他们的须要配置运用程序的功耗和通信范围。
作为物理层，LoRa涵盖了在可以利用相同协议的公共频谱上实现远程通信所需的统统。但是，它并未涵盖设备如何相互识别、如何以最大限度地减少网络串扰的办法相互通信，或者如何将来自本地网络设备的数据安全地传输到云或远程位置。这便是LoRaWAN（和其他人）的用武之地。
什么是LoRaWAN？
LoRaWAN是建立在基于LoRa的调制之上的网络协议。只管LoRa本身实质上是点对点的，但LoRaWAN通过定义两个核心设备角色将网络塑造成一个中央辐射型：
一个节点，常日是一个传感器
集中器，充当节点和云之间的网关
在OSI术语中（图4），LoRaWAN规定了处理节点到节点通信的数据链路层，以及处理节点如何跨本地网络边界发送数据和从本地网络边界吸收数据的网络层。
图4.LoRaWAN指定了在OSI参考模型的数据链路和网络层运行的技能。
在数据链路层，LoRaWAN定义了一种介质访问掌握(MAC)协议，该协议确定网络上的节点如何识别自己（也称为MAC地址）以及用于LoRa设备之间通信的功率哀求、频率和数据速率。
在网络层，LoRaWAN涵盖了位于网络边缘以与LoRaWAN节点通信的物理硬件以及位于云中的做事。这包括吸收、路由、处理来自本地LoRa网络的数据以及将数据路由到本地LoRa网络（图5）。
图5.范例的LoRaWAN网络由本地和基于云的元素组成。
集中器充当网关，管理来自LoRaWAN节点的连接，以及通过互联网与广域网做事器的连接。市场上的许多集中器每每包括八个通道，用于同时吸收来自LoRaWAN节点的要求数据包，以及一个用于将相应数据包发送回这些节点的通道。网关与网络做事器互助，在设备加入LoRaWAN网络时对其进行管理，并处理与基于云的运用做事器之间的通信。
虽然不是LoRa唯一的媒体访问协议，但LoRaWAN协议享有广泛的行业支持并拥有康健的生态系统。它由LoRa同盟发起并掩护，该同盟成立于2015年，旨在支持LoRaWAN协议的协作开拓并确保LoRaWAN产品和做事之间的互操作性。
在世界的某些地区（尤其是欧洲），蜂窝运营商已经看到了供应自己专有的LoRaWAN网络的收入潜力，个中许多网络针对智能城市和农业运用。在其他地方，更常见的是将LoRaWAN网络视为“构建自己的”广域专用网络，客户须要自己帮助和支配。
LoRa与LoRaWAN
在本文开头提到LoRa和LoRaWAN常常互换利用，因此大多数工程师期望这些技能必须在一个办理方案中一起利用也就不足为奇了。虽然LoRaWAN确实须要在边缘网络中利用LoRa设备才能运行，但LoRa支配不一定须要LoRaWAN集中器、网络或运用程序做事器。
LoRa是物理层传输技能，范例特点是间隔远、功耗低、速率相对较低。对应的产品便是收发器芯片，利用这种技能须要把自己业务bit输入或者读出，再往上层的协议和业务都须要自己定义。
LoRaWAN是在LoRa物理层传输技能根本之上的以MAC层为主的一套协议标准。对应产品包括LoRaWAN节点，LoRaWAN网关和LoRaWAN的协议和数据云平台。
现实情形是，虽然LoRaWAN是LoRa广域网最盛行和支配最广泛的协议，并且是支持许多设备的可互操作标准，但它可能不是每个LPWAN运用程序的最佳选择。除了8通道集线器的用度外，LoRaWAN协议还规定了可能不适用于每个用例的链路、通话韶光和功率哀求——尤其是那些节点数量不多且不常常传输的情形。此外，您希望利用的云做事可能不符合LoRaWAN办理方案的网络和运用做事器哀求。
在没有LoRaWAN的情形下利用LoRa
在没有LoRaWAN的情形下利用LoRa的第一步是您必须实现自己的媒体访问协议，以便节点可以在彼此之间就如何识别彼此达成同等，如何一次通信，以及如何以及何时在不相互滋扰的情形下进行空中通信。在没有 LoRaWAN 的情形下将 LoRa 支配连接到云还须要履行您自己的机制来处理到云做事的回程。
这可能觉得过于繁芜，但是，根据您的须要，它可以非常大略：两个节点的点对点连接可以交替发送和吸收角色，几十个节点的小型网络可以利用非常大略的时分多址 (TDMA) 时隙协议。 LoRaWAN 是为大规模网络设计的，如果目标是灵巧且本钱更低的单点办理方案，LoRa 节点无需重新实现 LoRaWAN 协议的每一部分，这种方法在市场上并不少见。
Amazon Sidewalk 用于 Echo、Ring 和其他亚马逊智能设备，利用 LoRa 并实现网状网络 MAC 层。在商业物联网领域，Blues Wireless 供应了一款名为 Sparrow 的产品，如图 6 所示，该产品利用 LoRa 作为节点，与蜂窝或 Wi-Fi 网关进行通信以实现云回程。
图 6. Blues Wireless Sparrow 产品利用 LoRa 进行本地网络通信，同时利用传统的 Wi-Fi 或蜂窝云回程到 Notehub.io 云做事和客户的终极云根本举动步伐。
Sparrow 随附的 LoRa MAC 是开源的，实现了大略的一键式网关/节点安全配对机制以及优化电池供电节点寿命的自适应发射功率子系统。
