LoRa

LoRa

LoRa-radiomodul med en SX1278 IC.
Udvikler	Cycleo, Semtech
Start udviklingsdato	maj 2003
Dataforbindelse	SPI/I2C
Radiohardware fortrinsvis klient[1]	LLCC68, LR1121, LR2021, SX1261, SX1262, SX1268, SX1272, SX1276, SX1278, SX1280, SX1281
Databehandlingshardware/styring fortrinsvis klient	Typisk en mikrocontroller
Radiohardware fortrinsvis repeater[1]	SX1250, SX1255, SX1257, SX1258
Databehandlingshardware fortrinsvis repeater kun BB 125, 250, 500 kHz[1]	SX1301, SX1302, SX1303, SX1308
Styring fortrinsvis repeater	Typisk en mikrocontroller
Rækkevidde	330 km med optimale radioudbredelsesforhold.[2] Cirka 10 kilometer under praktiske forhold.
v d r

LoRa (fra "long range" der betyder "lang rækkevidde") er en proprietær radiokommunikationsteknik (fysisk lag) baseret på spredt spektrum modulation og demodulation.^[3] LoRa kan betragtes som radiosignalteknologi (sammenlignelig med Wi-Fi eller mobilnetværk).

LoRa-teknologien blev oprindeligt udviklet af den franske virksomhed Cycleo, som blev opkøbt af virksomheden Semtech i 2012.^[4]

LoRa anvender licensfri sub-gigahertz ISM-frekvensbånd EU433 (LPD433) eller EU868 (863-870/873 MHz) i Europa; AU915/AS923-1 (915-928 MHz) i Sydamerika; US915 (902-928 MHz) i Nordamerika; IN865 (865-867 MHz) i Indien; og AS923 (915-928 MHz) i Asien;^[5]

LoRa muliggør langdistancetransmissioner med lavt strømforbrug.^[6] Teknologien LoRa dækker det fysiske lag. LoRa kan opnå datahastigheder mellem 0,3 kbit/s og 27 kbit/s, afhængigt af spredningsfaktoren.^[7]

Teknologiens lange rækkevidde og lave strømforbrug gør den velegnet til en bred vifte af Internet of Things (IoT)-applikationer, hvor aktiver er spredt, og batterilevetiden er kritisk.^[8]

LoRa anvender en proprietær spread spectrum-modulation, der ligner og er en afledning af chirp spread spectrum (CSS)-modulation. Hvert symbol repræsenteres af en cyklisk forskudt chirp over båndbredden centreret omkring basisfrekvensen.

Spredningsfaktoren (SF) er en valgbar radioparameter fra 5 til 12^[9] og repræsenterer antallet af bits sendt per symbol og bestemmer desuden, hvor meget data spredes over tid.^[10] Der er ${\displaystyle M=2^{\mathrm {SF} }}$ forskellige startfrekvenser af den cyklisk forskudte chirp på tværs af båndbredden omkring basisfrekvensen.^[11]

Symbolhastigheden bestemmes af ${\displaystyle R_{s}=B/M}$. LoRa kan afveje datahastighed og radiomodtagerfølsomhed (forudsat en fast kanalbåndbredde ${\displaystyle B}$) ved at vælge SF, dvs. den anvendte spredning. En lavere SF svarer til en højere datahastighed, men en dårligere radiomodtagerfølsomhed, mens en højere SF indebærer en bedre følsomhed, men en lavere datahastighed.^[12] Sammenlignet med lavere SF kræver det mere radiosendetid, kendt som time-on-air, at sende den samme mængde data med højere SF. Mere time-on-air betyder, at modemet radiosender i længere tid og forbruger mere elektrisk energi.

Typiske LoRa-modemer understøtter sendeeffekter på op til +22 dBmW (ca. 158 mW).^[9] Imidlertid kan reglerne i det respektive land yderligere begrænse den tilladte radiosendeeffekt. Højere radiosendeeffekt resulterer i højere signaleffekt hos radiomodtageren og dermed et højere linkbudget^[13][14], men på bekostning af et højere energiforbrug. Der findes studier med målinger af LoRa-ydeevne med hensyn til energiforbrug, kommunikationsafstande og mediets adgangseffektivitet.^[15] Ifølge LoRa Development Portal kan rækkevidden, som LoRa leverer, være op til 4,8 km i byområder og op til 16 km eller mere i landdistrikter (synslinje).^[16]

Derudover anvender LoRa fejlkorrigerende koder for at forbedre modstandsdygtigheden over for radiointerferens. LoRas høje trådløse linkbudgetter på omkring 155 dB til 170 dB muliggør relativ stor rækkevidde selv ved lave sendeeffekter.^[17]

• Meshtastic - en open source mesh netværksprotokol, som anvender LoRa flood messaging
• MeshCore - open source mesh netværksprotokol, som anvender LoRa med mere struktureret routing end Meshtastic
• LoRaWAN - laveffekt long-range standard som anvender LoRa og som forbinder klientenheders beskeder til hinanden via internetservere. Det betyder at LoRaWAN-kommunikationen er afhængig af internettet
  • Helium Network - LoRaWAN protokol parret med blockchain-teknologi
• ExpressLRS - open source UAV fjernstyringsprotokol som anvender LoRa, meget anvendt indenfor FPV-droner
• Amazon Sidewalk - anvender Bluetooth til korte afstande og LoRa til lange afstande

• DASH7 - populært åbent alternativ til LoRa
• IEEE 802.11ah - ikke-proprietær laveffekt long-range standard
• CC430 - en MCU & sub-1 GHz RF transceiver SoC
• Narrowband IoT - narrowband Internet of things
• MIoTy - sub-GHz LPWAN teknologi for sensornetværk
• ZigBee - et mesh trådløst netværk

• Olivier Bernard André Seller. "Wireless communication method" U.S. Patent No. 9,647,718. 9 September 2015.
• Lee, Chang-Jae, Ki-Seon Ryu, and Beum-Joon Kim. "Periodic ranging in a wireless access system for mobile station in sleep mode." U.S. Patent No. 7,194,288. 20 March 2007.
• Ghoslya, Sakshama (2019-04-17). "How to generate LoRa Symbols". All About LoRa and LoRaWAN.
• Quigley, Thomas J., and Ted Rabenko. "Latency reduction in a communications system." U.S. Patent No. 7,930,000. 19 April 2011.
• Seneviratne, Pradeeka. "Beginning LoRa Radio Networks with Arduino - Build Long Range, Low Power Wireless IoT Networks." Apress, 2019, eBook ISBN 978-1-4842-4357-2, Softcover ISBN 978-1-4842-4356-5, Ed: 1

• LoRa Alliance
• LoRa Developer Portal
• Cycleo website arkiveret hos Wayback Machine (2011-07-29)
• LoRa Application by Semtech
• Sådan lyder LoRa ved smalle båndbredder og sådan ser LoRa-modulation ud: sigidwiki.com: LoRa