质者介绍

于凯群，德国莱茵TÜV大中华区电子电气产品服务 信息与通信技术部门经理

随着物联网(IoT)产品、无线连网以及移动技术应用环境的成熟，IDC 与Gartner 都预估，到2020年，全球 IoT 智能物联网产品总数将达250亿。目前很多ICT 厂商多投入于非授权频段技术，而且押宝在不同的技术联盟，观望未来哪个技术成为主流。而专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计的LPWAN（low-power Wide-Area Network，低功耗广域网）快速兴起。在众多技术中，LoRa的发展前景备受看好。

LoRa的名字来自Long Range的缩写，是由Semtech公司发布基于1GHz以下的超长距低功耗数据传输技术。其优势有哪些？与其他无线通信技术的差异是什么？如何应用在现今的物联网中？就让德国莱茵TÜV的无线专家于凯群为您解析。

LoRa网络架构

LoRa主要在全球免费频段运行（即非授权频段），包括433、868、915 MHz等。LoRa网络主要由终端（可内置 LoRa 模块）、集中器/网关（或称网关/基站）、服务器和云端四部分组成，应用数据可双向传输，如下图所示。

在LoRa网络中，每个终端节点并不会直接彼此相连，都需先连至网关后，才能连回中央主机，或是通过中央主机将数据传到另一个节点。在这种架构下，即便2个终端装置位于不同区域、联机至不同网关，也能互相传送数据，进一步提升数据传输的范围。

LoRa网络架构

技术优势

整体来说，LoRa技术让使用者不用在传输距离和功耗中取舍，有远距离、低功耗（电池寿命可长达5-10年）、多节点、低成本的特性，其大容量的系统能进而扩充套件感测网络。其长通讯距离(1 ~ 20 km)的特性能够让单一网关或基地台覆盖整个城市或数百平方公里的区域，且其信号对建筑的穿透力也很强。

因LoRa采用星状拓朴，与现今大部分采用的网状拓朴不同，统一经由网关传输信息，因此只要增加网关就可扩大覆盖范围，不像终端需要计较施工与维护的便利性，进而减少设施成本。同时，网关可以连接电源与一般的有线网络系统，如此一来，节点就可以将消耗电力较高的工作，交由网关与中央主机负责，将传输量最小化以提高续航力。较低的数据速率也延长了电池寿命和增加了网络的容量。

根据LoRa联盟指出，没有一种技术能够满足所有应用场景，目前现存的Wi-Fi无线网络与低功耗蓝牙都相当适合用于个人装置、在家中室内范围使用，而移动通讯技术则能满足长距离、高流量的需求，但是耗电量相对也高出许多。LoRa虽然数据传输速度较慢，但其省电与能通过电池长时间续航的特性，适合用于传感器等物联网装置。

LoRa应用

LoRa的这些技术特点适合于低成本大规模的物联网部署，如智能抄表、智能停车、车辆追踪、宠物跟踪、智慧农业、智慧工业、智慧城市、智慧小区等等应用领域。

以农业为例，将传感器埋在土中，侦测土壤酸碱质与湿度，利用LoRa技术将数据传送到远程，评断是否需要洒水。而在偏远山区下大雨时，也可利用相同方式，观察土壤含水量是否突然增加而有泥石流的风险，将传感器放置在河流中，则可将混浊度的数据远距传输到观测站，让人们可以实时预警。

通常偏远地区无法收到网络，甚至连3G手机信号也无法触及，因此3G无线及GSM技术并不适合，再加上无法频繁充电，LoRa长时间续航力的特性就更适合偏远地区使用。

腹地广大的游乐场或是风景名胜也可采用LoRa技术，以跟环境卫生最相关的垃圾桶为例，与其定时一个个垃圾桶检查，可以在垃圾桶上安装传感器，只要快满了，就发送信号通知相关单位进行清理，不但省时又省人力。

LoRaWAN™认证流程与测试内容

LoRaWAN™认证为自愿性认证，确保与LoRaWAN™网络的互操作性和符合性，同时授权您的产品可以使用LoRa ®联盟认证标志。您的产品将名列LoRa联盟网站上以及其它附属机构中。

设备制造商必须成为LoRa联盟会员，然后选择联盟认证的测试实验室为产品做功能协议测试。测试结果报告及相关文件将送至LoRa 联盟审核，通过之后，联盟将颁发LoRa认证证书，并公布于联盟网站上。

LoRaWAN 的测项并不复杂，主要是测试终端结点的功能性，换而言之，测试LoRaWAN™节点的协议堆栈和应用是否符合LoRaWAN™规格。认证不涵盖无线电性能。无线电性能包括发射功率、灵敏度等。

LoRaWAN™认证适用设备

截至2016年8月，认证项目适用于欧盟863-870MHz波段A类设备，以及美国902-928MHz波段A类设备。B类、C类和网关设备认证项目尚未开放，未使用欧盟ISM波段的认证项目尚在开发中。如果您对尚未有认证项目的设备进行预认证测试有兴趣，仍请联系德国莱茵TÜV（LoRa授权测试服务提供商）。

德国莱茵 TÜV 是 LoRa 联盟全球第一个认可的独立第三方授权实验室，也是 LoRa 联盟草创期的贡献会员；在美国普莱森顿 (Pleasanton)、荷兰雷克 (Leek)、日本横滨、南韩首尔、中国台北等地都有实验室，方便国际买方就近申请认证。

在 Bluetooth、zigbee、DALI、KNX 通讯技术认证上，德国莱茵TÜV通讯实验室在台湾有多项第一且唯一的记录：第一个蓝牙联盟认可、唯一可做蓝牙芯片测试的蓝牙实验室; 第一也是唯一的 zigbee 联盟和 KNX 协会认可实验室；台湾唯一的 DALI 实验室 (全球只有4 个)，可测试新版的 DALI 2 标准。 大中华区的无线通信实验室分布于台北、香港、广州、上海、深圳，具有欧盟、美国、加拿大、日本、台湾、埃及、苏丹等发证机构的授权认可，相关最新通讯技术认证可洽询各地实验室。