LoRa 技术是什么以及它如何工作——深入指南

如果您一直关注科技趋势或对物联网 (IoT) 感兴趣，那么您很可能听说过“LoRa”或“LoRaWAN”这些热门词汇。许多博客文章都在广泛讨论它对智慧城市、农业、工业监控和其他物联网相关领域的变革性影响。您或许已经知道它与无线通信和远程网络有关。在本篇博客中，我将概述 LoRa 的定义、工作原理、主要优势、应用以及入门技巧。

什么是LoRa技术

LoRa 是“长距离”的缩写，是一种无线射频技术，可实现设备之间的远距离、低功耗通信。顾名思义，LoRa 的“长距离”是指能够创建比 WiFi 或蓝牙等传统技术传输距离更远的无线连接。

“LoRa® 是用于创建长距离通信链路的物理层或无线调制……LoRa® 基于啁啾扩频调制……LoRa® 是第一个用于商业用途的低成本实施方案。” LoRa® 和 LoRaWAN™ 技术概述 来自 LoRa 联盟

根据上述定义，很明显，LoRa 不是一种通信协议，而是一种调制技术，一种将数据编码到无线电波上的方法，使设备之间能够高效通信。当与 LoRaWAN® 协议栈结合使用时，我们可以为物联网设备构建一个功能齐全的远程通信网络。

大多数无线技术都遵循这种权衡： 更大范围=更大功率但LoRa打破了这种格局，相比传统的ASK、FSK调制，LoRa基于线性调频扩频（CSS）调制，可以大幅提升通信范围，因此能够以极低的功耗实现数公里的传输范围。

LoRa的故事

为了正确理解 LoRa，我们有必要快速了解一下 LoRa 通信的历史。

2009年，法国的Nicolas Sornin和Olivier Seller开发了LoRa技术的基础，并于2010年与François Sforza共同创立了Cycleo公司。最初，他们的目标市场是燃气、水和电力计量行业。2012年，Cycleo被Semtech收购。

直到 2015 年 XNUMX 月，非营利联盟 LoRa Alliance® 才成立，旨在标准化和推广 LoRaWAN（曾称为 LoRaMAC）——一种建立在 LoRa 调制之上的通信协议。

在 2010 年代后期，LoRa 和 LoRaWAN® 进行了大量的部署，这使得该技术得到了广泛的普及，尤其是在欧洲，并出现了一些值得注意的早期成功案例。

到 2020 年代初，LPWAN（低功耗广域网）领域已引起全球的广泛关注，以至于出现了 NB-IoT 和 Sigfox 等几种竞争技术争夺市场主导地位。

根据 LoRa联盟2025年度报告随着全球部署的 LoRaWAN® 终端设备超过 125 亿台，LoRaWAN® 生态系统已进入新的增长阶段，复合年增长率 (CAGR) 达到 25%。LoRaWAN 已巩固其作为领先的非蜂窝 LPWAN 技术的地位，尤其是在智能建筑和设施管理等领域占据主导地位。LoRa 和 LoRaWAN® 物联网市场持续快速增长，预计未来将进一步扩大。 $ 164.10十亿 到 2035 年的估值。

LoRa如何工作

LoRaWAN® 网络架构由 LoRa 节点、LoRa 网关、网络服务器和应用服务器组成。在 LoRaWAN® 架构中，节点通常采用星型拓扑结构，网关则构成透明桥接。与终端节点的通信通常是双向的，这意味着网关既可以从终端节点收集数据，也可以向终端节点发送命令。

LoRa节点： 终端节点是 LoRa 网络中负责控制或传感的元素。它们通常由电池供电，并位于远程位置。终端节点会定期向其附近的每个网关发送数据，并且并非全天候 (24x7) 传输数据。

LoRa网关： 网关从 LoRa 终端节点接收数据，然后将其传输到网络服务器。LoRa 网关通常由 LoRa 无线电模块、微处理器和互联网连接介质组成。

网关通过回程网络（以太网、3G、4G、WiFi 等）将从 LoRa 节点接收的数据转换为 TCP/IP 格式，并将其发送到网络服务器。LoRa 网关支持多通道、多调制收发器，甚至可以在同一通道上同时解调信号。它们不存储任何数据，仅充当网络服务器的数据包转发器。一个网关可以连接多个终端设备。一台拥有 1301 个通道的 SX8 每天可处理约 1.5 万个数据包，支持约 62,500 台设备每小时发送一个数据包。

网络服务器： 网络服务器负责管理网络。它过滤由于多个网关接收相同数据而产生的重复数据包，执行安全检查，管理网关流量和路由，控制自适应速率，并将消息转发到应用服务器。

应用程序服务器： 应用服务器处理来自网络服务器的数据，分析传感器数据，支持状态显示和实时警报等功能，并可以选择将响应发送回终端节点。

LoRa技术的优点和缺点

了解 LoRa 的特性是确定其潜在应用的关键。让我们深入了解 LoRa 的优缺点，以帮助您确定其最佳应用场景。

LoRa的优势：

• 长距离： 在乡村地区，连接距离可达15-20公里；在城区，连接距离可达2-5公里。可实现城市规模覆盖，并具有良好的楼宇穿透能力。
• 低功耗、长寿命： 专为低功耗设计，电池寿命长达10年。例如，MOKOSmart LW009 LoRaWAN® 停车传感器 可运行长达5年。
• 大容量： 单个 LoRa 网关可以处理来自数千个终端节点的数百万条消息。
• 低成本： 初始基础设施投资低、ISM 频段免费、终端节点传感器价格低廉。
• 开放标准： LoRaWAN® 由 LoRa 联盟维护，可实现快速部署和设备互操作性。

LoRa的缺点：

• 传输速度低： LoRa 的带宽相对较窄，其长距离传输能力是以较低的数据速率为代价的，因此它适用于传感器网络而不是高数据应用。
• 有限有效载荷： LoRa 仅支持小数据包，每次传输的最大数据容量约为 242 字节。这使得它不太适合需要大量数据传输的用例。

LoRa技术的应用

LoRa 无线技术广泛应用于各种应用领域。其远距离和低功耗特性意味着终端节点可以部署在各种场所，例如建筑物内部或偏远地区，以便将包含重要信息的数据包传输到网关。以下是一些常见的 LoRa 应用：

智能城市 – 智能计量、环境监测、智能停车、街道照明、废物管理等。

供应链与物流 – 资产跟踪和监控、冷链监控、车队管理。

农产品 – 土壤监测、灌溉控制、牲畜追踪。

物联网产业 – 设备监控、预测性维护、自动化。

基础设施监控 – 监测铁路轨道、桥梁和隧道的任何物理变化。

实用工具 – 智能电网、燃气/水计量、泄漏检测、分布式发电。

智能建筑与设施管理 – 现在，LoRaWAN® 已成为领先的垂直行业，用于室内空气质量监测、人员占用跟踪和泄漏检测，以防止代价高昂的水灾损失。

ESG与碳足迹追踪 – LoRaWAN® 通过为全球供应链的能源审计、碳排放监测和废物减少提供实时数据，在企业可持续发展中发挥着至关重要的作用。

LoRa 与 LoRaWAN：有什么区别？

LoRa描述的是底层物理层，上层网络层尚不存在。LoRaWAN®是众多用于描述网络上层的协议之一。LoRaWAN是一种基于云的媒体访问控制（MAC）层协议，但其主要功能是作为网络层协议，用于管理终端节点设备和低功耗广域网（LPWAN）网关之间的通信，并作为路由协议，由LoRa联盟维护。LoRaWAN规范1.0版于2015年6月发布。

罗拉万® 定义了网络的系统架构和通信协议，而LoRa物理层允许长距离通信链路。

因此，总而言之：

LoRa = 物理层调制

LoRaWAN = 通信协议和架构

它们共同提供了完整的解决方案，包括远程连接和灵活的网络通信架构。

LoRa与其他无线技术

LoRa 与 NB-IoT、Sigfox 和 LTE-M 等其他物联网技术之间存在一些差异。其中一些重要的差异如下：

LoRa 在未经授权的 ISM 频段运行，而不是像蜂窝网络那样使用授权频谱。

与其他协议使用的调制方案相比，LoRa 使用独特的 CSS（线性调频扩频）调制技术。

与 NB-IoT 等其他协议相比，LoRa 的安全协议不够强大。

与 WiFi 或蓝牙等技术相比，LoRa 具有更强大的长距离功能。

LoRa 主要用于远距离、低功耗应用，例如环境监测和智能农业，而 LTE-M 等其他协议更适合车辆远程信息处理和移动物联网应用等应用。

	洛拉	NB-物联网	LTE-M	Sigfox
范围	15-20公里（乡村），2-5公里（城市）	1-10公里	1-11公里	10公里（市区），40公里（乡村）
频带	未授权的 ISM 频段	授权蜂窝频段	授权蜂窝频段	未授权的 ISM 频段
数据传输速率	0.3 – 50 kbps	200 kbps的	200-1000 kbps	100个基点
网络所有权	公共或私人	电信运营商	电信运营商	Sigfox 操作员
订阅费用	免费或低成本	更高的手机费用	更高的手机费用	需要订阅
电源效率	很高	很高	中	很高
双向	是	是	是	有限（严格的下行限制）
室内穿透	固德	（卓越）等级	固德	固德
理想应用场景	智慧城市、农业、资产追踪	公用事业仪表、工业监控	可穿戴设备、远程信息处理、移动应用程序	简单的传感器，基本监控

注：截至 2026 年，虽然 NB-IoT 仍然在运营商计量领域很受欢迎，但 LoRaWAN® 在专用网络中处于领先地位，而像 5G RedCap 这样的新标准则致力于解决高带宽工业物联网问题。

网络主权的兴起

到2026年，随着网络主权战略的推进，LoRaWAN® 已成为工业企业的首选方案。与数据必须通过电信运营商传输的基于蜂窝网络的物联网（例如 NB-IoT 或 LTE-M）不同，LoRaWAN 允许企业构建、拥有和管理自己的私有网络基础设施。这意味着无需支付每月的数据流量费用，完全掌控数据安全，并在公共信号无法覆盖的特殊环境中获得可靠的网络覆盖。

LoRa技术——必须了解的概念

初入 LoRa 世界，理解这项技术可能会有些困难。为了帮助您入门，以下是您应该熟悉的几个关键概念：

• • LoRa（长距离）： 这是用于创建远程通信链路的物理层或无线调制。它基于线性调频扩频调制。
  • LoRaWAN（LoRa广域网络）： 建立在LoRa之上的开放协议，定义了使用LoRa的设备的系统架构和通信协议。
  • LoRaWAN A、B、C 类： LoRaWAN® 中的不同设备操作类别：
    • A类： 最节能的类别，其中设备在发送上行链路传输后仅短暂地监听下行链路消息。
    • B级： 允许通过时间同步信标来安排下行链路时隙，从而实现功率效率和延迟之间的平衡。
    • C级： 除了传输时以外，持续监听下行消息，提供最低的延迟但最高的功耗。
  • LPWAN（低功耗广域网）： 一种无线通信网络，旨在允许电池供电的传感器等设备以低比特率进行长距离通信。
  • ADR（自适应数据速率）： LoRaWAN® 中的一项功能，可优化网络中的数据速率、空口时间和能耗。
  • ISM（工业、科学和医疗）： 这些是国际上保留的无线电波段，用于工业、科学和医疗目的的射频能量使用。
  • TTN（物联网）： 一个使用 LoRaWAN® 的全球性、开放的、众包的物联网数据网络。
  • ABP（个性化激活）： 一种 LoRaWAN® 设备激活方法，其中安全密钥直接硬编码到设备中。
  • SF（扩频因子）： LoRa 中的一个参数，决定了啁啾速率，从而影响数据速率和通信范围。
  • 中继节点： 电池供电的设备，可用作信号中继器，将 LoRaWAN® 覆盖范围扩展到难以到达的区域，例如地下坑洞或室内深处。
  • NTN（卫星 LoRaWAN）： 非地面网络允许 LoRa 设备直接连接到低地球轨道卫星，从而确保超越地面网关限制的全球连接。

什么是 LoRa 联盟？

与其他许多系统一样，为了开发和推广LoRa无线系统，成立了一个名为LoRa联盟的行业组织。该联盟于2015年2月正式启动。正如联盟所述，其成立的目的是为安全、运营商级的物联网低功耗广域网（LPWAN）连接提供一个开放的全球标准。

尽管 LoRaWAN® 最初是由一群创始成员建立的，但向更广泛的成员开放联盟使其在 2025 年底被 360 多家公司采用，从而发展了生态系统，获得了更大的覆盖范围、更多样化的参与者以及全球采用率和标准化程度的总体提高。

LoRa 联盟的现有成员包括芯片供应商、设备制造商和网络运营商，例如 Zenner、Actility 和 Netmore，以及全球主要的物联网运营商。该联盟通过严格的认证计划和引入中继节点和卫星连接等新功能，不断推进该标准的发展。

LoRa技术入门

基本上，任何人都可以搭建自己的 LoRa 通信系统。由于 LoRa 工作在免许可频段，因此无需支付频率许可费用。如果您只想用 LoRaWAN® 覆盖有限的区域，那么自行搭建网关和服务器就非常合理。准备好构建您自己的 LoRaWAN 系统了吗？ LoRaWAN® 解决方案其实比你想象的要简单！浏览 MOKOSmart 的一系列兼容产品（如 LoRa 联盟市场所展示的），找到最适合您应用的产品。

了解有关 LORA 的更多信息

• LoRa和LoRaWAN之间有什么区别
• LoRa传感器如何发送和接收数据
• 什么是 LoRa 模块以及物联网硬件如何工作