Что такое технология LoRa и как она работает — подробное руководство

Если вы следите за технологическими трендами или интересуетесь Интернетом вещей (IoT), то, скорее всего, слышали такие модные слова, как «LoRa» или «LoRaWAN». В блогах широко обсуждается преобразующее влияние LoRa на умные города, сельское хозяйство, промышленный мониторинг и другие области, связанные с IoT. Возможно, вы уже знаете, что это как-то связано с беспроводной связью и сетями дальнего действия. В этом блоге я расскажу о том, что такое LoRa, как она работает, о её основных преимуществах, областях применения и дам советы по началу работы.

Что такое технология LoRa

LoRa (сокращение от Long Range) — это беспроводная радиочастотная технология, обеспечивающая связь между устройствами на больших расстояниях с низким энергопотреблением. Название полностью соответствует её названию, а большая дальность связи позволяет создавать беспроводные соединения, которые работают гораздо дальше, чем традиционные технологии, такие как Wi-Fi или Bluetooth.

«LoRa® — это физический уровень беспроводной модуляции, используемый для создания канала связи на большие расстояния… LoRa® основан на модуляции с расширенным спектром с частотной модуляцией… LoRa® — это первая недорогая реализация для коммерческого использования». Технический обзор LoRa® и LoRaWAN™ от LoRa Alliance

Исходя из приведенного выше определения, становится ясно, что LoRa — это не протокол связи, а метод модуляции, способ кодирования данных в радиоволнах, позволяющий устройствам эффективно взаимодействовать друг с другом. В сочетании со стеком протоколов LoRaWAN® мы можем создать полноценную сеть дальней связи для устройств IoT.

Большинство беспроводных технологий следуют этому компромиссу: больше дальности = больше мощностиНо LoRa ломает эту схему. По сравнению с традиционными модуляциями ASK и FSK, LoRa основан на модуляции с частотной модуляцией (CSS), что позволяет значительно увеличить дальность связи, достигая нескольких километров при чрезвычайно низком энергопотреблении.

История LoRa

Чтобы понять LoRa в правильном контексте, необходимо кратко рассмотреть историю связи LoRa.

Основы современной технологии LoRa были разработаны в 2009 году французами Николя Сорненом и Оливье Селлером, которые в 2010 году совместно с Франсуа Сфорца основали компанию Cycleo. Изначально они ориентировались на сектор учёта газа, воды и электроэнергии. В 2012 году Cycleo была приобретена компанией Semtech.

Лишь в феврале 2015 года был сформирован некоммерческий альянс LoRa Alliance® для стандартизации и продвижения LoRaWAN (ранее известного как LoRaMAC) — протокола связи, построенного на модуляции LoRa.

В конце 2010-х годов наблюдалось множество внедрений LoRa и LoRaWAN®, что привело к широкой популярности этих технологий, особенно в Европе, и появлению ряда заметных примеров успешного развития на ранних этапах.

К началу 2020-х годов сфера LPWAN (маломощных сетей дальнего радиуса действия) привлекла к себе значительный интерес во всем мире, вплоть до того, что на рынке появилось несколько конкурирующих технологий, таких как NB-IoT и Sigfox, боровшихся за доминирование.

Согласно Годовой отчет LoRa Alliance за 2025 годЭкосистема вступила в новую фазу роста: по всему миру развернуто более 125 миллионов конечных устройств LoRaWAN®, что обеспечивает среднегодовой темп роста (CAGR) в 25%. LoRaWAN укрепила свои позиции в качестве ведущей несотовой технологии LPWAN, особенно в таких секторах, как интеллектуальные здания и управление объектами. Рынок IoT на основе LoRa и LoRaWAN® продолжает быстро расти, и прогнозы указывают на дальнейшее развитие. $ 164.10 Billion оценка к 2035 году.

Как работает LoRa

Архитектура сети LoRaWAN® состоит из узлов LoRa, шлюзов LoRa, сетевого сервера и сервера приложений. В архитектуре LoRaWAN® узлы обычно располагаются в топологии «звезда», а шлюзы образуют прозрачный мост. Связь с конечными узлами, как правило, двусторонняя, что означает, что шлюз может собирать данные с конечных узлов, а также отправлять им команды.

Узлы LoRa: Конечные узлы — это элементы сети LoRa, в которых осуществляется управление или сбор данных. Обычно они питаются от аккумуляторов и расположены удалённо. Конечные узлы отправляют данные на все шлюзы поблизости, причём данные передаются периодически, а не круглосуточно.

Шлюз LoRa: Шлюз получает данные от конечных узлов LoRa и передаёт их на сетевой сервер. Шлюз LoRa обычно состоит из радиомодуля LoRa, микропроцессора и интернет-соединения.

Шлюз преобразует данные, полученные от узлов LoRa, в формат TCP/IP через магистральную сеть (Ethernet, 3G, 4G, Wi-Fi и т. д.) и отправляет их на сетевой сервер. Шлюз LoRa поддерживает многоканальные приёмопередатчики с несколькими модуляциями и даже одновременную демодуляцию сигналов на одном канале. Они не хранят данные и выполняют только функцию пересылки пакетов на сетевой сервер. Шлюз может подключать множество терминальных устройств. SX1301 с 8 каналами может обрабатывать около 1.5 миллиона пакетов в день, поддерживая около 62,500 XNUMX устройств, отправляющих один пакет в час.

Сетевой сервер: Сетевой сервер управляет сетью. Он фильтрует дублирующиеся пакеты, возникающие из-за того, что несколько шлюзов получают одни и те же данные, выполняет проверки безопасности, управляет трафиком и маршрутизацией шлюзов, контролирует адаптивную скорость и пересылает сообщения на сервер приложений.

Сервер приложений: Сервер приложений обрабатывает данные с сетевого сервера, анализирует данные датчиков, поддерживает такие функции, как отображение состояния и оповещения в реальном времени, а также может при необходимости отправлять ответы обратно конечному узлу.

Преимущества и недостатки технологии LoRa

Понимание характеристик LoRa — ключ к определению возможных сфер применения. Давайте подробнее рассмотрим плюсы и минусы LoRa, чтобы определить, где он лучше всего подходит.

Преимущества LoRa:

• Большой диапазон: Обеспечивает подключение устройств на расстоянии до 15–20 км в сельской местности и 2–5 км в городах. Обеспечивает покрытие в масштабах города и хорошее проникновение сигнала сквозь здания.
• Низкое энергопотребление и длительный срок службы: Разработан для экономного потребления энергии и длительного срока службы батареи до 10 лет. Например, MOKOSmart Парковочный датчик LW009 LoRaWAN® может прослужить до 5 лет.
• Высокая производительность: Один шлюз LoRa может обрабатывать миллионы сообщений от тысяч конечных узлов.
• Бюджетный: Низкие первоначальные инвестиции в инфраструктуру, свободный диапазон частот ISM и недорогие датчики конечных узлов.
• Открытый стандарт: Технология LoRaWAN® поддерживается альянсом LoRa Alliance. Она обеспечивает быстрое развертывание и совместимость устройств.

Недостатки LoRa:

• Низкая скорость передачи: LoRa имеет относительно узкую полосу пропускания, а ее способность передавать данные на большие расстояния достигается за счет более низкой скорости передачи данных, что делает ее подходящей для сенсорных сетей, а не для приложений с высокой скоростью передачи данных.
• Ограниченная полезная нагрузка: LoRa поддерживает только небольшие пакеты данных, с максимальной ёмкостью около 242 байт на передачу. Это делает его менее подходящим для случаев, требующих передачи больших объёмов данных.

Применение технологии LoRa

Беспроводная технология LoRa широко используется в самых разных приложениях. Благодаря большой дальности связи и низкому энергопотреблению конечные узлы могут быть развернуты в самых разных местах, как внутри зданий, так и в удалённых районах, для передачи пакетов с важной информацией на шлюз. Вот некоторые распространённые применения LoRa:

Умные города – Умные счетчики, мониторинг окружающей среды, умная парковка, уличное освещение, управление отходами и многое другое.

Цепочка поставок и логистика – Отслеживание и мониторинг активов, мониторинг холодовой цепи, управление автопарком.

Сельское хозяйство – Мониторинг почвы, контроль орошения, отслеживание скота.

Промышленный Интернет вещей – Мониторинг оборудования, предиктивное обслуживание, автоматизация.

Мониторинг инфраструктуры – Следите за железнодорожными путями, мостами и туннелями на предмет любых физических изменений.

Утилиты – Интеллектуальные сети, учет газа/воды, обнаружение утечек, распределенная генерация энергии.

«Умные здания» и управление объектами – Теперь это ведущее направление применения технологии LoRaWAN®, используемой для мониторинга качества воздуха в помещениях, отслеживания присутствия людей и обнаружения утечек для предотвращения дорогостоящего ущерба от воды.

Отслеживание ESG-факторов и углеродного следа – Технология LoRaWAN® играет важнейшую роль в обеспечении корпоративной устойчивости, предоставляя данные в режиме реального времени для проведения энергетических аудитов, мониторинга выбросов углекислого газа и сокращения отходов в глобальных цепочках поставок.

LoRa и LoRaWAN: в чем разница?

LoRa описывает нижний физический уровень, верхние сетевые уровни отсутствовали. LoRaWAN® — один из многочисленных протоколов, разработанных для описания верхних уровней сети. LoRaWAN — это протокол уровня управления доступом к среде передачи (MAC) на основе облачных вычислений, но в основном он действует как протокол сетевого уровня для управления связью между конечными устройствами и шлюзами LPWAN, выступая в качестве протокола управления, поддерживаемого альянсом LoRa. Спецификация LoRaWAN версии 1.0 была выпущена в июне 2015 года.

ЛоРаВАН® определяет архитектуру системы и протокол связи для сети, в то время как физический уровень LoRa обеспечивает связь на больших расстояниях.

Итак, в заключение:

LoRa = модуляция физического уровня

LoRaWAN = протокол связи и архитектура

Вместе они обеспечивают комплексное решение, включающее как возможность подключения на большие расстояния, так и гибкую архитектуру сетевой связи.

LoRa против других беспроводных технологий

Между LoRa и другими технологиями Интернета вещей, такими как NB-IoT, Sigfox и LTE-M, есть несколько отличий. Вот некоторые из них:

LoRa работает в нелицензируемых диапазонах ISM вместо использования лицензируемого спектра, как сотовые сети.

LoRa использует уникальную технологию модуляции CSS (Chirp Spread Spectrum) по сравнению со схемами модуляции, используемыми в других протоколах.

LoRa имеет менее надежные протоколы безопасности, чем другие сети, такие как NB-IoT.

LoRa обладает более мощными возможностями передачи данных на большие расстояния, чем другие технологии, такие как WiFi или Bluetooth.

LoRa в основном используется для приложений с большим радиусом действия и низким энергопотреблением, таких как мониторинг окружающей среды и интеллектуальное сельское хозяйство, в то время как другие протоколы, такие как LTE-M, лучше подходят для таких приложений, как транспортная телематика и мобильные приложения Интернета вещей.

Примечание: По состоянию на 2026 год, хотя NB-IoT остается популярным для учета потребления ресурсов операторами связи, LoRaWAN® лидирует в частных сетях, а более новые стандарты, такие как 5G RedCap, ориентированы на высокоскоростной промышленный Интернет вещей.

Возникновение сетевого суверенитета

В 2026 году переход к сетевому суверенитету сделал LoRaWAN® предпочтительным выбором для промышленных предприятий. В отличие от сотовых IoT-технологий (таких как NB-IoT или LTE-M), где данные должны передаваться через операторов связи, LoRaWAN позволяет организациям создавать, владеть и управлять собственной частной сетевой инфраструктурой. Это означает отсутствие ежемесячных абонентских платежей, полный контроль над безопасностью данных и гарантированное покрытие в специализированных средах, где общедоступные сигналы недоступны.

Технология LoRa — концепции, которые необходимо знать

Когда вы только начинаете осваивать мир LoRa, разобраться в этой технологии может быть непросто. Чтобы помочь вам начать, вот несколько ключевых понятий, с которыми вам следует ознакомиться:

• • LoRa (большой радиус действия): Это физический уровень беспроводной модуляции, используемый для создания канала связи на больших расстояниях. Он основан на модуляции с расширенным спектром и частотной модуляцией (ЛЧМ).
  • LoRaWAN (широкополосная сеть LoRa): Открытый протокол, созданный на основе LoRa, который определяет архитектуру системы и протокол связи для устройств, использующих LoRa.
  • LoRaWAN Класс A, B, C: Различные классы работы устройств в LoRaWAN®:
    • Класс A: Самый энергоэффективный класс, в котором устройства прослушивают сообщения по нисходящей линии связи только в течение короткого времени после отправки передачи по восходящей линии связи.
    • Класс Б: Позволяет запланировать слоты нисходящей линии связи с помощью синхронизированных по времени маяков, обеспечивая баланс между энергоэффективностью и задержкой.
    • Класс С: Постоянно прослушивает сообщения по нисходящей линии связи, за исключением моментов передачи, обеспечивая минимальную задержку, но наибольшее энергопотребление.
  • LPWAN (глобальная сеть с низким энергопотреблением): Тип беспроводной коммуникационной сети, предназначенный для обеспечения связи на больших расстояниях с низкой скоростью передачи данных между такими устройствами, как датчики, работающие от батареи.
  • ADR (адаптивная скорость передачи данных): Функция LoRaWAN®, оптимизирующая скорость передачи данных, эфирное время и энергопотребление в сети.
  • ISM (промышленный, научный и медицинский): Это радиодиапазоны, зарезервированные на международном уровне для использования радиочастотной энергии в промышленных, научных и медицинских целях.
  • TTN (Сеть вещей): Глобальная, открытая, краудсорсинговая сеть передачи данных для Интернета вещей, использующая LoRaWAN®.
  • ABP (активация путем персонализации): Метод активации устройств LoRaWAN®, при котором ключи безопасности напрямую закодированы в устройстве.
  • SF (коэффициент распространения): Параметр в LoRa, определяющий частоту ЛЧМ-сигнала, которая влияет на скорость передачи данных и дальность связи.
  • Узлы-ретрансляторы: Устройства с батарейным питанием, которые выступают в качестве ретрансляторов сигнала для расширения зоны покрытия LoRaWAN® в труднодоступные места, такие как подземные ямы или глубокие помещения внутри зданий.
  • NTN (спутниковая LoRaWAN): Внеземные сети, позволяющие устройствам LoRa напрямую подключаться к спутникам на низкой околоземной орбите, обеспечивая глобальную связь за пределами возможностей наземных шлюзов.

Что такое Альянс LoRa?

Как и в случае со многими другими системами, для разработки и продвижения беспроводной системы LoRa в отрасли была создана отраслевая организация под названием LoRa Alliance. Она была запущена в феврале 2015 года. Как заявляет Альянс, он был создан для обеспечения открытого глобального стандарта для безопасного подключения IoT LPWAN операторского класса.

Хотя технология LoRaWAN® изначально была создана основной группой учредителей, расширение членства в Альянсе позволило внедрить ее более чем в 360 компаниях к концу 2025 года, тем самым расширив экосистему и значительно увеличив охват, число участников и общее распространение и стандартизацию технологии в глобальном масштабе.

В настоящее время в состав альянса LoRa входят поставщики микросхем, производители устройств и сетевые операторы, такие как Zenner, Actility и Netmore, а также крупнейшие операторы Интернета вещей по всему миру. Альянс продолжает совершенствовать стандарт посредством строгих программ сертификации и внедрения новых функций, включая ретрансляционные узлы и спутниковую связь.

Начало работы с технологией LoRa

По сути, каждый может создать свою собственную систему связи LoRa. Поскольку LoRa работает в нелицензированном частотном диапазоне, плата за лицензии на частоты не требуется. Если вам нужно охватить лишь ограниченную территорию с помощью LoRaWAN®, вполне логично использовать собственные шлюзы и серверы. Готовы создать свою собственную систему? Решения LoRaWAN®Это проще, чем вы думаете! Изучите ассортимент совместимых продуктов MOKOSmart (представленных на торговой площадке LoRa Alliance), чтобы найти идеальное решение для вашего приложения.

ЧИТАЙТЕ БОЛЬШЕ О ЛОРЕ

• В чем разница между LoRa и LoRaWAN?
• Как датчик LoRa отправляет и получает данные
• Что такое модуль LoRa и как работает оборудование IoT