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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(shí)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(diǎn)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(tái)最終的規(guī)范。

無論您計(jì)劃在哪個(gè)地區(qū)實(shí)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(gè)頻率為11 kbps的通道和一個(gè)速度約為50 kbps的FSK通道可以實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率。可以使用的功率是+14dBM。

此外，LoRa聯(lián)盟已經(jīng)建立了兩個(gè)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(gè)通道，工作頻率范圍為433.05至434.79 MHz。前三個(gè)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(gè)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(gè)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(dòng)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(yùn)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(gè)信道收集的信息。

運(yùn)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(shí)現(xiàn)3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信道，即868.10、868.30和868.50。在逐個(gè)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(zhǎng)增加到914.9 MHz，美國的LoRaWAN頻率范圍提供64個(gè)上行鏈路信道(每個(gè)125 kHz)(信道0-63)。在903 MHz和914 MHz之間，還有8個(gè)500 kHz上行鏈路信道以1.6 MHz的步長(zhǎng)可用。

八個(gè)下行鏈路信道的頻率范圍為923.3 MHz至927.5 MHz，每個(gè)信道的寬度為500 kHz。對(duì)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(jì)人員應(yīng)加載Microchip的正確軟件，以確保設(shè)備有效運(yùn)行，因?yàn)榘拇罄麃啿捎?15 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(shí)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(gè)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(jì)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(chǎng)強(qiáng)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(gè)流，并在864和869.2 MHz之間運(yùn)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(gè)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(qiáng)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(gè)。一個(gè)LoRaWAN網(wǎng)關(guān)上至少應(yīng)該有兩個(gè)通道。網(wǎng)關(guān)包含五個(gè)通道，允許它同時(shí)與五個(gè)終端節(jié)點(diǎn)對(duì)話。

923兆赫(泰國)

《國家頻譜管理手冊(cè)》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(duì)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(shí)，您需要考慮幾個(gè)方面。組織這些信息是為了幫助開發(fā)和評(píng)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(gè)特征。

這些約束由物理定律明確定義，因此很難對(duì)所有三個(gè)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(shí)中，上述標(biāo)準(zhǔn)中只有兩個(gè)可以優(yōu)化。因此，您必須始終選擇哪些功能對(duì)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(shí)，自由空間衰減增加6 dB。

• 信號(hào)強(qiáng)度和范圍會(huì)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(hào)強(qiáng)度受到菲涅耳區(qū)中的障礙物的影響。

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

• 信噪比(SNR)、噪聲系數(shù)(NF)和帶寬都會(huì)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(diǎn)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(gè)天線之間建立光學(xué)瞄準(zhǔn)，請(qǐng)?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(shí)，避免天線周圍有障礙物，因?yàn)榘魻钐炀€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(qiáng)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(jiǎn)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(qiáng)烈的干擾，例如來自附近GSM或UMTS發(fā)射機(jī)的干擾。在使用之前，請(qǐng)務(wù)必閱讀LoRaWAN網(wǎng)關(guān)制造商的說明。