LoRa 技術是什麼以及它如何運作——深入指南

如果您一直關注科技趨勢或對物聯網 (IoT) 感興趣，那麼您很可能聽說過「LoRa」或「LoRaWAN」這些熱門詞彙。許多部落格文章都在廣泛討論它對智慧城市、農業、工業監控和其他物聯網相關領域的變革性影響。您或許已經知道它與無線通訊和遠端網路有關。在本篇部落格中，我將概述 LoRa 的定義、工作原理、主要優勢、應用以及入門技巧。

什麼是LoRa技術

LoRa 是「長距離」的縮寫，是一種無線射頻技術，可實現設備之間的遠距離、低功耗通訊。顧名思義，LoRa 的「長距離」是指能夠創建比 WiFi 或藍牙等傳統技術傳輸距離更遠的無線連接。

“LoRa® 是用於創建長距離通信鏈路的物理層或無線調製…LoRa® 基於啁啾擴頻調製…LoRa® 是第一個用於商業用途的低成本實施方案。” LoRa® 與 LoRaWAN™ 技術概述 來自 LoRa 聯盟

根據上述定義，很明顯，LoRa 不是一種通訊協議，而是一種調製技術，一種將資料編碼到無線電波上的方法，使設備之間能夠高效地通訊。當與 LoRaWAN® 協定堆疊結合使用時，我們可以為物聯網設備建立一個功能齊全的遠端通訊網路。

大多數無線技術都遵循這種權衡： 更大範圍=更大功率但LoRa打破了這種格局，相比傳統的ASK、FSK調製，LoRa基於線性調頻擴頻（CSS）調製，可以大幅提升通訊範圍，因此能夠以極低的功耗實現數公里的傳輸範圍。

LoRa的故事

為了正確理解 LoRa，我們有必要快速了解一下 LoRa 通訊的歷史。

2009年，法國的Nicolas Sornin和Olivier Seller開發了LoRa技術的基礎，並於2010年與François Sforza共同創立了Cycleo公司。最初，他們的目標市場是燃氣、水和電力計量行業。 2012年，Cycleo被Semtech收購。

直到 2015 年 XNUMX 月，非營利聯盟 LoRa Alliance® 才成立，旨在標準化和推廣 LoRaWAN（曾稱為 LoRaMAC）——一種建立在 LoRa 調變之上的通訊協定。

在 2010 年代後期，LoRa 和 LoRaWAN® 進行了大量的部署，這使得該技術得到了廣泛的普及，尤其是在歐洲，並出現了一些值得注意的早期成功案例。

到 2020 年代初，LPWAN（低功耗廣域網路）領域已引起全球的廣泛關注，以至於出現了 NB-IoT 和 Sigfox 等幾種競爭技術爭奪市場主導地位。

根據 LoRa聯盟2025年度報告隨著全球部署的 LoRaWAN® 終端設備超過 125 億台，LoRaWAN® 生態系統已進入新的成長階段，複合年增長率 (CAGR) 達到 25%。 LoRaWAN 已鞏固其作為領先的非蜂窩 LPWAN 技術的地位，尤其是在智慧建築和設施管理等領域佔據主導地位。 LoRa 和 LoRaWAN® 物聯網市場持續快速成長，預計未來將進一步擴大。 $ 164.10十億 到 2035 年的估值。

LoRa如何運作

LoRaWAN® 網路架構由 LoRa 節點、LoRa 閘道、網路伺服器和應用伺服器組成。在 LoRaWAN® 架構中，節點通常採用星型拓樸結構，網關則構成透明橋接。與終端節點的通訊通常是雙向的，這意味著網關既可以從終端節點收集數據，也可以向終端節點發送命令。

LoRa節點： 終端節點是 LoRa 網路中負責控製或感測的元素。它們通常由電池供電，並位於遠端位置。終端節點會定期向其附近的每個網關發送數據，並且並非全天候 (24x7) 傳輸資料。

LoRa網關： 網關從 LoRa 終端節點接收數據，然後將其傳輸到網路伺服器。 LoRa 閘道通常由 LoRa 無線電模組、微處理器和網際網路連接媒體組成。

網關透過回程網路（乙太網路、3G、4G、WiFi 等）將從 LoRa 節點接收的資料轉換為 TCP/IP 格式，並將其傳送至網路伺服器。 LoRa 閘道支援多聲道、多調變收發器，甚至可以在同一聲道上同時解調訊號。它們不會儲存任何數據，僅充當網頁伺服器的資料包轉發器。一個網關可以連接多個終端設備。一台擁有 1301 個通道的 SX8 每天可處理約 1.5 萬個資料包，支援約 62,500 台裝置每小時發送一個資料包。

網路伺服器： 網路伺服器負責管理網路。它過濾由於多個網關接收相同資料而產生的重複資料包，執行安全檢查，管理網關流量和路由，控制自適應速率，並將訊息轉發到應用伺服器。

應用程式伺服器： 應用伺服器處理來自網路伺服器的數據，分析感測器數據，支援狀態顯示和即時警報等功能，並可以選擇將回應發送回終端節點。

LoRa技術的優點和缺點

了解 LoRa 的特性是確定其潛在應用的關鍵。讓我們深入了解 LoRa 的優缺點，以幫助您確定其最佳應用場景。

LoRa的優勢：

• 長距離： 在鄉村地區，連接距離可達15-20公里；在城區，連接距離可達2-5公里。可實現城市規模覆蓋，並具有良好的樓宇穿透能力。
• 低功耗、長壽命： 專為低功耗設計，電池壽命長達10年。例如，MOKOSmart LW009 LoRaWAN® 停車感應器 可運作長達5年。
• 大容量： 單一 LoRa 網關可以處理來自數千個終端節點的數百萬個訊息。
• 低成本： 初始基礎設施投資低、ISM 頻段免費、終端節點感測器價格低廉。
• 開放標準： LoRaWAN® 由 LoRa 聯盟維護，可實現快速部署和設備互通性。

LoRa的缺點：

• 傳輸速度低： LoRa 的頻寬相對較窄，其長距離傳輸能力是以較低的數據速率為代價的，因此它適用於感測器網路而不是高數據應用。
• 有限有效載荷： LoRa 僅支援小資料包，每次傳輸的最大資料容量約為 242 位元組。這使得它不太適合需要大量資料傳輸的用例。

LoRa技術的應用

LoRa 無線技術廣泛應用於各種應用領域。其遠距離和低功耗特性意味著終端節點可以部署在各種場所，例如建築物內部或偏遠地區，以便將包含重要資訊的資料包傳輸到網關。以下是一些常見的 LoRa 應用：

智能城市 – 智慧計量、環境監測、智慧停車、街道照明、廢棄物管理等。

供應鍊和物流 – 資產追蹤與監控、冷鏈監控、車隊管理。

農業 – 土壤監測、灌溉管制、牲畜追蹤。

工業物聯網 – 設備監控、預測性維護、自動化。

基礎設施監控 – 監控鐵路軌道、橋樑和隧道的任何物理變化。

公用事業設備 – 智慧電網、燃氣/水計量、洩漏檢測、分散式發電。

智慧建築與設施管理 – 現在，LoRaWAN® 已成為領先的垂直行業，用於室內空氣品質監測、人員佔用追蹤和洩漏檢測，以防止代價高昂的水災損失。

ESG與碳足跡追蹤 – LoRaWAN® 透過為全球供應鏈的能源審計、碳排放監測和廢棄物減少提供即時數據，在企業永續發展中發揮著至關重要的作用。

LoRa 與 LoRaWAN：有什麼不同？

LoRa描述的是底層物理層，上層網路層尚不存在。 LoRaWAN®是眾多用於描述網路上層的協定之一。 LoRaWAN是一種基於雲端的媒體存取控制（MAC）層協議，但其主要功能是作為網路層協議，用於管理終端節點設備和低功耗廣域網路（LPWAN）網關之間的通信，並作為路由協議，由LoRa聯盟維護。 LoRaWAN規範1.0版於2015年6月發布。

羅拉萬® 定義了網路的系統架構和通訊協議，而LoRa物理層允許長距離通訊鏈路。

因此，總而言之：

LoRa = 物理層調製

LoRaWAN = 通訊協定和架構

它們共同提供了完整的解決方案，包括遠端連接和靈活的網路通訊架構。

LoRa與其他無線技術

LoRa 與 NB-IoT、Sigfox 和 LTE-M 等其他物聯網技術之間存在一些差異。其中一些重要的差異如下：

LoRa 在未經授權的 ISM 頻段運行，而不是像蜂窩網路那樣使用授權頻譜。

與其他協定使用的調變方案相比，LoRa 使用獨特的 CSS（線性調頻擴頻）調變技術。

與 NB-IoT 等其他協定相比，LoRa 的安全協定不夠強大。

與 WiFi 或藍牙等技術相比，LoRa 具有更強大的長距離功能。

LoRa 主要用於遠距離、低功耗應用，例如環境監測和智慧農業，而 LTE-M 等其他協定更適合車輛遠端資訊處理和行動物聯網應用等應用。

附註：截至 2026 年，雖然 NB-IoT 仍然在營運商計量領域很受歡迎，但 LoRaWAN® 在專用網路中處於領先地位，而像 5G RedCap 這樣的新標準則致力於解決高頻寬工業物聯網問題。

網路主權的興起

到2026年，隨著網路主權策略的推進，LoRaWAN® 已成為工業企業的首選方案。與數據必須透過電信業者傳輸的基於蜂窩網路的物聯網（例如 NB-IoT 或 LTE-M）不同，LoRaWAN 允許企業建置、擁有和管理自己的私人網路基礎設施。這意味著無需支付每月的資料流量費用，完全掌控資料安全，並在公共訊號無法覆蓋的特殊環境中獲得可靠的網路覆蓋範圍。

LoRa技術－必須了解的概念

初入 LoRa 世界，要理解這項技術可能會有些困難。為了幫助您入門，以下是您應該熟悉的幾個關鍵概念：

• • LoRa（長距離）： 這是用於建立遠端通訊鏈路的物理層或無線調變。它基於線性調頻擴頻調製。
  • LoRaWAN（LoRa廣域網路）： 建立在LoRa之上的開放協議，定義了使用LoRa的設備的系統架構和通訊協議。
  • LoRaWAN A、B、C 類： LoRaWAN® 中的不同設備操作類別：
    • A類： 最節能的類別，其中設備在發送上行鏈路傳輸後僅短暫地監聽下行鏈路訊息。
    • B級： 允許透過時間同步信標來安排下行鏈路時隙，從而實現功率效率和延遲之間的平衡。
    • C類： 除了傳輸時以外，持續監聽下行訊息，提供最低的延遲但最高的功耗。
  • LPWAN（低功耗廣域網）： 一種無線通訊網絡，旨在允許電池供電的感測器等設備以低位元率進行長距離通訊。
  • ADR（自適應資料速率）： LoRaWAN® 中的一項功能，可優化網路中的資料速率、空口時間和能耗。
  • ISM（工業、科學和醫療）： 這些是國際上保留的無線電波段，用於工業、科學和醫療目的的射頻能量使用。
  • TTN（物聯網）： 一個使用 LoRaWAN® 的全球性、開放的、眾包的物聯網資料網路。
  • ABP（個人化活化）： 一種 LoRaWAN® 設備啟動方法，其中安全金鑰直接硬編碼到設備中。
  • SF（擴頻因子）： LoRa 中的一個參數，決定了啁啾速率，從而影響數據速率和通訊範圍。
  • 中繼節點： 電池供電的設備，可用作訊號中繼器，將 LoRaWAN® 覆蓋範圍擴展到難以到達的區域，例如地下坑洞或室內深處。
  • NTN（衛星 LoRaWAN）： 非地面網路允許 LoRa 設備直接連接到低地球軌道衛星，從而確保超越地面網關限制的全球連接。

什麼是 LoRa 聯盟？

與其他許多系統一樣，為了開發和推廣LoRa無線系統，成立了一個名為LoRa聯盟的行業組織。該聯盟於2015年2月正式啟動。如聯盟所述，其成立的目的是為安全、營運商級的物聯網低功耗廣域網路（LPWAN）連接提供一個開放的全球標準。

儘管 LoRaWAN® 最初是由一群創始成員建立的，但向更廣泛的成員開放聯盟使其在 2025 年底被 360 多家公司採用​​，從而發展了生態系統，獲得了更大的覆蓋範圍、更多樣化的參與者以及全球採用率和標準化程度的總體提高。

LoRa 聯盟的現有成員包括晶片供應商、設備製造商和網路營運商，例如 Zenner、Actility 和 Netmore，以及全球主要的物聯網營運商。該聯盟透過嚴格的認證計畫和引入中繼節點和衛星連接等新功能，持續推動該標準的發展。

LoRa技術入門

基本上，任何人都可以建造自己的 LoRa 通訊系統。由於 LoRa 工作在免許可頻段，因此無需支付頻率許可費用。如果您只想用 LoRaWAN® 覆蓋有限的區域，那麼自行建立網關和伺服器就非常合理。準備好建造您自己的 LoRaWAN 系統了嗎？ LoRaWAN® 解決方案其實比你想像的簡單！瀏覽 MOKOSmart 的一系列相容產品（如 LoRa 聯盟市場所展示的），找到最適合您應用的產品。

了解有關 LORA 的更多信息

• LoRa和LoRaWAN之間有什麼區別
• LoRa感測器如何發送和接收數據
• 什麼是 LoRa 模組以及物聯網硬體如何運作