LoRa模块与WiFi对比：哪个是最佳选择？

您的项目是否需要比 WiFi 更广的覆盖范围？

对于许多物联网（IoT）设备而言，WiFi 往往难以满足远距离和低功耗的需求。本指南将带您深入比较 LoRa 与 WiFi 的关键差异，帮助您选择最适合自身项目的通信方案，从而做出更明智、更有信心的决策。

 

 

为什么选择 LoRa 模块而不是 WiFi？

选择 LoRa 模块 的最大原因，在于它兼具超远距离通信与超低功耗两大优势。在实际应用中，WiFi 常常成为“距离的杀手”，并且功耗较高，这使其在大多数物联网场景中难以胜任。相比之下，LoRa 模块的通信距离可超过 15 公里，并在亚 1GHz 频段下稳定运行，真正实现远距离、低干扰的无线连接。

 

此外，LoRa 技术使设备能够凭借一节电池连续工作数年之久——这是我们在长期项目部署中经过验证的事实。
在 G-NiceRF，我们推出的 Arduino 兼容 LoRa 模块，已经在多种工业和农业场景中证明了其作为 WiFi 替代方案的可靠性与经济性

 

LoRa模块的基础知识！

LoRa 模块特别适合构建大规模、高密度、对能效要求极高的传感器网络。
在需要稳定、远距通信的关键项目中，这些性能优势才是真正重要的。
正因为其在复杂环境下依然能保持卓越的传输性能，LoRa 已成为现代物联网通信中最具潜力的核心技术之一。

 

核心调制与扩频技术！

让我们来探讨LoRa技术的基础知识。您将看到其定制调制如何实现惊人的距离和可靠性。

 

 

线性调频扩频（CSS）机制

这是使LoRa通信成为可能的核心技术。这是一种发送非常稳健信号的巧妙方法。

 

线性频率调制

该技术通过创建线性调频信号来捕获信号信息。调制中的射频在设定的时间内线性增加或减少。这种方法允许Semtech LoRa模块将信号刻录到无线电波上，这就是我们实现如此清晰的远距离通信的方式。SX1278 LoRa模块是这一技术应用的绝佳范例。

 

高抗干扰性

LoRa技术以其强大的抗干扰性能而闻名。与老式的GFSK和FSK调制相比，其扩频技术是一个巨大的飞跃。因此，您的SX1278 LoRa模块Arduino设置往往能完美工作，事实上，即使在有许多干扰信号的系统中也是如此。我曾在嘈杂的工业环境中部署它们，没有任何问题。

 

低于-139dBm的噪声基底

非常高的灵敏度使LoRa模块能够捕获极其微弱的信号。大多数LoRa设备可以接收远低于噪声基底的数据。例如，LoRa1276模块的灵敏度可以低至-139dBm。

 

自适应扩频因子（SF）

本小节将讨论扩频因子。这些配置用于优化通信距离与数据传输速率之间的关系。

SF7-SF12范围

LoRa模块在SF7到SF12的扩频因子上运行。LoRa1276 C1模块可以使用像SF7这样的低因子，从而获得更高的数据吞吐量。相反，像SF12这样的高因子则会显著增加通信距离。

 

准正交信号

不同的扩频因子几乎是正交的。这意味着使用不同SF设置的信号不会相互干扰。例如，一个Adafruit LoRa模块网关可以同时在同一信道上接收多个信号。

 

数据速率与距离

使用LoRa时，您需要进行权衡。设备可以实现更长的距离，但数据速率较低。例如，为了最大化LoRa模块的距离，数据速率可能需要设置得低至293 bps。

 

LoRa数据速率（ADR）

LoRaWAN使用自适应数据速率作为系统的核心部分。ADR有助于优化网络性能与每个设备的整体功耗。

 

网络管理的优化

网络服务器会自动为每个设备优化数据速率。这提高了LoRa1276 C1的性能，而无需您手动进行任何更改。

 

最大化电池寿命

在现场优化使用时，设备能够持续使用超过10年。ADR帮助设备节省大量电池电量，尤其是在它们靠近网关时。

动态速率调整

数据速率会根据连接条件而变化。当设备靠近网关时，其数据速率会增加。这个动态过程确保了ebyte LoRa模块始终以最佳状态运行。

 

可变通信带宽

通信带宽是一个关键因素。它直接影响模块的数据速率和灵敏度。

125kHz信号带宽：125kHz带宽对于LoRa模块来说相当普遍。它为许多应用在数据速率和距离之间提供了良好的平衡。

带宽-灵敏度权衡：请记住，使用更高的带宽会略微降低rylr896 LoRa模块的灵敏度。您必须平衡您的需求。

减少冲突：可变带宽还有助于减少网络内的信号冲突。这使得系统能够更有效地处理传输。

 

射频（RF）操作参数！

本节涵盖射频规则。LoRa在全球范围内使用不同的免许可频段。

 

 

全球免许可ISM频段

在这里，我们将重点关注不同的ISM频段。这些频段用于各国的LoRa通信。

 

欧洲 868MHz

在该地区，LoRa最常见的频段是868 MHz。868MHz LoRa模块是ISM频段的一部分，可用于长距离通信。LoRa模块868MHz发射器受当地占空比规定的约束。

 

北美 915MHz

在北美地区，指定的通信频率是915 MHz频段。这提供了强大的连接。我们提供经过FCC认证的LoRa模块915MHz，满足915 MHz LoRa模块的所有本地要求。

 

亚洲 433MHz

亚洲主要使用433MHz频段。该频率能很好地穿透建筑物，因此433MHz LoRa模块非常适合许多城市和室内项目。我们的LoRa模块433MHz在该地区很受欢迎。

 

超凡的接收器灵敏度

本节分析LoRa模块卓越的接收器灵敏度，以及它如何帮助实现其令人难以置信的通信距离。

 

低至-148dBm

许多LoRa模块都能达到-148dBm的水平。这是市场上最好的接收器灵敏度之一。此功能可确保可靠接收最微弱的信号。

 

高达175dB的链路预算

这是LoRa设备最大的优势之一，为用户提供高达175dB的链路预算。这与高灵敏度相结合，保证了您的rak3172 LoRa模块的强大连接。

 

卓越的信号穿透性

433 MHz LoRa模块可以轻松地将信号穿过厚墙和楼板等障碍物。LoRa模块在这些障碍物内也能轻松连接，保持功能完好。即使在室内，LoRa模块的距离也令人印象深刻。

 

可调传输功率（Tx）

在本节中，我们将探讨如何调整传输功率。这有助于您优化LoRa模块以获得更远的距离或更长的电池寿命。

 

高达+22dBm

许多模块支持可调输出功率，其中一些如LoRa模块RA-02可达到+22dBm。这个功率水平足以实现长距离链路。

 

自适应功率控制

网络还可以自动调整功率水平。此功能有助于在保持强大连接的同时尽可能节省电池。这是实现长期无故障性能的关键。

 

18mA低发射电流

在+10dBm输出时，发射电流仅为18mA左右。这表明该模块的功耗非常低，使其成为电池供电设备的理想选择。

 

数据结构与安全协议！

在本节中，我们将重点关注LoRaWAN数据包。我们还将介绍用于保护传输数据的措施。

 

 

LoRaWAN数据包帧结构

这部分将研究LoRaWAN系统中的数据包，包括其缓冲区大小和完整性检查。

 

256字节FIFO缓冲区

LoRa模块通常有一个256字节的FIFO缓冲区。它临时存储传入和传出的数据包。它有助于管理您的Adafruit 32u4 LoRa模块上的数据流。

 

前导码和报头

每个LoRa数据包都以前导码和报头开始。前导码让接收器与传入数据同步。报头包含有关sx1276 LoRa模块有效载荷的重要信息，如其大小和编码率。

 

CRC有效载荷完整性

数据受循环冗余校验（CRC）保护。发送方计算一个CRC值，接收方进行验证。这意味着您的sx1272 LoRa模块会自动过滤掉损坏的数据包。

 

支持的网络拓扑

在这里，您将看到组织LoRa网络的各种方式。每种方式对于物联网系统都有其独特的优势。

 

星型-星型架构

通常，LoRaWAN使用星型-星型拓扑。终端设备在星型网络中与网关通信。然后，网关将数据发送到中央网络服务器，形成第二个星型。这是LoRaWAN拓扑的关键部分。

 

点对点链路

LoRa模块也可用于简单的点对点通信。这对于直接连接两个设备很方便，您经常会在基本的远程控制系统中看到它。

 

LoRa私有协议

许多物联网应用使用带有私有协议的LoRa模块。这允许在网络内实现自定义功能。我们甚至可以帮助您根据您的特定需求定义私有协议。

 

集成数据安全

LoRa网络安全依赖于几个内置工具。这些功能可以保护您的网络免受常见的物联网黑客攻击。

 

AES12井加密标准

LoRa模块使用强大的AES128加密。数据从终端设备一直加密到应用服务器。这可以保护您的Murata LoRa模块的通信私密和安全。

 

设备认证密钥

所有设备都必须使用唯一的认证密钥。这确保只有被允许的设备才能访问网络。在使用rak811 LoRa模块时，此规则有助于防止欺骗。

 

端到端保护

每个设备都保证端到端的安全。您的应用数据从传感器加密到应用服务器。在我们交付的所有解决方案中，安全是重中之重。

 

关键硬件组件和接口！

本节将深入探讨LoRa模块的内部。我们将考察主要的芯片和使用的接口。

 

 

核心Semtech收发器芯片

在LoRa技术的核心，所有功能强大的LoRa模块都由Semtech芯片驱动。它们提供高效率以满足市场需求。

 

SX1262和SX1268：在效率方面，SX1262和SX1268芯片难以匹敌。sx1262 LoRa模块因其低功耗和高灵敏度而非常适合电池供电的物联网设备。llcc68 LoRa模块也属于这一类。

 

SX1276和SX1278：SX1276和SX1278是一些最受欢迎的LoRa收发器。LoRa模块sx1276和SX1278价格合理，性能良好，使其成为各种物联网设备的理想选择。sx1276 LoRa模块Arduino是创客们的常见选择。

 

双频LR1121：LR1121芯片支持亚千兆赫和2.4GHz频段，这是全球应用的一个关键特性。我们在我们最灵活的LoRa设备中使用这些芯片。

 

物理通信接口

本节描述了将LoRa模块连接到微控制器或其他设备的主要物理连接。LoRa模块引脚分配在这里至关重要。

 

用于收发器的SPI：大多数收发器模块使用SPI接口。SPI允许全双工通信。这使您可以通过stm32 LoRa模块直接访问LoRa芯片的寄存器。

 

UART串行通信：许多功能齐全的模块使用UART接口。RYLR998 uart接口868/915 MHz LoRa模块是一个简化开发的绝佳范例。st LoRa模块通常提供此选项。

 

工业RS232/RS485：对于严苛的工业应用，通常使用RS232和RS485接口。它们因其处理长距离和提供最大可靠性的能力而被选用。

 

高精度晶体振荡器

每个LoRa模块都依赖于精确的时钟源来实现稳定通信。我们在所有模块中都使用高质量的晶体振荡器。

0.5ppm TCXO稳定性：具有0.5ppm稳定性的温度补偿晶体振荡器（TCXO）即使在温度变化时也能提供非常精确的时钟源。

64KHz唤醒晶体：64KHz晶体对于低功耗任务非常有用。它可以将微控制器从深度睡眠模式唤醒，为您的reyax LoRa模块节省宝贵的电池寿命。

低漂移热特性：所有组件都因其低热漂移而被选用。这对于在宽温度范围内保持通信参数稳定非常重要。

 

LoRa6500Pro的高功率工业应用！

我们的LoRa6500Pro专为最苛刻的工业任务而设计。它提供令人难以置信的功率和先进的网络功能。

 

 

5W最大输出功率

这款高功率LoRa模块专为需要最大距离和功率的应用而设计。它为您节省了部署额外网关的时间和成本。

 

强大的+37dBm发射功率

该模块可维持+37dBm的强大传输。这相当于5W的满功率输出。我们为需要最长距离和最强信号穿透的应用设计了它。

 

15公里以上开阔区域

凭借如此高的功率，您可以在开阔区域实现超过15公里的距离。这种极限范围在农业或远程监控中很有用。使用像这样的1w LoRa模块，您可以用最少的网关覆盖大片区域。

 

9-30V宽电压范围

该模块的电压范围为9V至30V，可以轻松运行。这使得在各种工业电源系统中的应用变得简单。我们的设计保证了在各种电源下的稳定运行。

 

LoRa6500Pro的先进网状网络

您可以使用此模块了解有关网状网络的更多信息。这种先进的功能使模块能够形成一个自愈、覆盖范围广的网络，不受距离限制。

 

自动路由功能

借助网状网络功能，模块获得了自驱动的路由能力。每个模块都成为其他模块的潜在路由器。数据包通过RYLR998 LoRa模块找到到达目的地的最佳路径。

 

无限跳数级别

通过网状网络，覆盖范围可以通过无限数量的跳数来扩展。每个模块将数据传递给下一个模块，因此距离不再是限制。这是我们用来构建大型无缝网络的强大功能。

 

无盲区覆盖

由多个模块组成的网络没有盲区。这对于大型建筑物或复杂的工业区域非常有效。通过带有天线的LoRa模块，随处都可以实现可靠的通信。

 

LoRa6500Pro的坚固工业级设计

本节分析了使我们的模块足够坚固以用于工业用途的设计特点。

 

集成ESD保护

模块的敏感电子器件受到集成ESD的保护。这种保护可保护模块免受静电放电的影响。因为我们非常注重设计，您可以信赖其在工业自动化中的可靠性。

 

-40°C至+85°C

这些模块在极端温度范围内经过了全面测试。无论是在冰冻的仓库还是炎热的工厂车间，它们都将可靠地运行。

 

通过RoHS和Reach认证

您可以放心，我们的LoRa6500Pro模块已经过认证。我们确保它符合RoHS和Reach标准，以确保环境安全。

 

LoRa6500Pro的多级接口选项

这里描述了不同的接口级别。它们为连接各种工业系统提供了灵活性。

TTL电平支持：微控制器可以通过TTL轻松与模块连接。这是大多数嵌入式应用的直接接口。

RS232标准：此外，还为传统的工业设备提供了标准的RS232串行接口。

用于长距离的RS485：您可以使用RS485进行超长距离的有线安装。它是工业网络的强大标准。

 

LoRa模块与WiFi：距离比较！

本节将比较LoRa和WiFi的通信距离。您将体会到LoRa技术在物联网领域如何胜过WiFi。

 

 

15-20公里（农村）：在我们的农村试验中，我们的模块始终实现了15到20公里的通信距离。这在智能农业或环境监测中很有帮助。单个网关可以覆盖大片土地。LoRa发射器和接收器对您的项目来说是极具价值的。

 

2-5公里（城市）：我们的研究表明LoRa最适合城市环境，即使有大型障碍物，它也能达到2到5公里。亚千兆赫兹信号比2.4 GHz WiFi信号更能穿透建筑物。您可以在整个智慧城市中连接传感器，并使用LoRa模块实现远距离连接，而无需大量接入点。

 

深度穿透：我们已在WiFi无法访问的区域（如地下室和地下保险库）部署了传感器。这得益于远距离LoRa模块出色的信号穿透性。这些模块非常适合智能计量和基础设施监控。LoRa模块是什么的价值在这里变得清晰。

 

单跳无线：我们的网络设计为直接的单跳方式，以提高可靠性。终端节点直接与一个或多个网关通信。与多跳网状网络相比，这种方法有助于保持较低的延迟并减少故障点。这些知识有助于解释LoRa模块的工作原理。

 

星型-星型拓扑：对于大多数大规模部署，我们鼓励采用星型-星型拓扑，因为它具有可扩展性和鲁棒性。终端节点围绕网关形成一个星型。然后网关连接到中央网络服务器，这是核心LoRa拓扑的重要组成部分。

 

特性	LoRa模块	WiFi
距离	“2-5公里（城市），15-20公里（农村）”	“~50-100米”
功耗	“极低（例如，18mA发射，1.3µA睡眠）”	高
数据速率	低（0.3 kbps - 50 kbps）	高（Mbps - Gbps）
频段	亚千兆赫兹ISM（433/868/915 MHz）	2.4 GHz / 5 GHz频段
接收器灵敏度	高（-139dBm至-148dBm）	较低
网络拓扑	星型-星型	星型
理想用例	“电池供电的物联网，资产跟踪”	“高带宽局域网，流媒体”

 

LoRa模块与WiFi：技术比较！

LoRa模块的功耗！

以下关键数据非常有说服力地说明了为什么LoRa在电池供电设备中占据至高无上的地位。LoRa模块的功耗是一个主要优势。

1.3µA睡眠电流：我们为SX1278 LoRa模块专门设计的固件优化了1.3µA的极低睡眠电流。这使得设备可以在实时时钟运行时进入睡眠状态，从而保证您的物联网传感器的电池寿命得以延长。

 

10年以上电池寿命：我们的一些设备已经实现了单节电池使用超过十年的壮举。这得益于低功耗LoRa模块的设计。这大大降低了维护成本，从长远来看，使其成为一种廉价的LoRa模块解决方案。

 

18mA低发射电流：在以+10dBm发送信号时，我们记录到发射电流低至18mA。即使设备处于活动状态，这也是非常高效的。此功能对您的蓝牙LoRa模块至关重要。

 

自适应功率水平：由于自动化的自适应功率水平功能，电池寿命得以延长。系统会根据设备与网关的距离自动调整设备的功率。这使得您的LoRa1276 C1模块更加高效。

 

4.2mA FSK接收电流：FSK接收模式下的电流非常低。4.2mA是一个极小的消耗，证明了您的GPS LoRa模块如何能够以最高效率保持供电。

 

参数	LoRa模块	WiFi（典型）	Zigbee（典型）	蓝牙LE（典型）	条件
睡眠电流	1.3µA	~1-2mA	~1-3µA	~1-2µA	深度睡眠/RTC活动
发射电流	18mA	150-300mA	~30-40mA	~15-20mA	@ +10dBm
接收电流	4.2mA	60-100mA	~30-40mA	~15-20mA	FSK模式
电池寿命	10年以上	小时/天	1-5年	1-5年	低占空比
功率控制	自适应	自适应	自适应	自适应	网络管理

 

LoRa模块功耗比较！

选择最佳LoRa模块而非WiFi的5个技巧！

 

为您的项目选择合适的LoRa模块对于成功至关重要。我们有5个技巧可以帮助您做出最佳选择。

 

915MHz（北美）：如果您的项目在北美，您必须选择适用于915 MHz ISM频段的模块。这是一项法律要求。我们提供经过FCC认证的LoRa模块，以帮助您的产品做好上市准备。您就知道您的LoRa模块915MHz已经准备就绪。

 

868MHz（欧洲）：对于在欧洲的部署，868MHz LoRa模块是正确的选择。该频段在该地区对物联网用途开放。我们提供经过CE-RED认证的模块，以保证您的LoRa模块868完全合规。

 

+37dBm输出：对于非常长的距离，建议使用高功率LoRa模块的+37dBm输出。我们的LoRa6500Pro上提供这种5W的功率水平。对于最苛刻的远程控制应用，我们推荐像这样的1w LoRa模块。

 

FCC/CE-RED认证：使用经过认证的LoRa模块可以降低您的风险并加快您的产品上市时间。如果模块未经预认证，监管测试可能会复杂且昂贵。Microchip LoRa模块选项也是一个明智的决定。

 

SPI/UART接口：带有SPI或uart LoRa模块接口的LoRa模块最容易使用。为了与LoRa模块raspberry pi或LoRa1276 C1与LoRa模块集成，我们的工程师提供示例代码和支持，这使得过程变得简单。

 

常见问题解答！

我们为您解答热门问题，以增进您对LoRa技术的了解。

22dBm LoRa模块能达到多远？

根据我们的经验，22dBm模块在视线范围内可以达到10到15公里。天线增益和地形会影响总距离。LoRa距离测试是在真实世界中测试它的最有效方法。

 

什么是LoRaWAN A类设备协议？

LoRaWAN A类设备是电池最友好的类别。我们的大多数传感器模块都使用它。设备发送一条上行消息，然后打开两个短的下行窗口来接收消息。这种协议设计延长了所有LoRaWAN设备的电池寿命。

 

LoRa是否支持2.4GHz和亚千兆赫兹频段？

是的，一些先进的LoRa芯片，如LR1121，同时支持2.4 GHz LoRa模块和亚千兆赫兹频段。我们提供的双频模块提供了这种灵活性。亚千兆赫兹提供最大距离，而2.4GHz提供更高的数据速率。

 

扩频因子12提供什么数据速率？

扩频因子12（SF12）提供最远的距离，但LoRa数据速率最低。测试结果表明该速率约为293 bps。它适用于不频繁传输小数据包的静态传感器，同时在rf LoRa网络上最大化距离。

 

868MHz ISM频段在欧洲是免许可的吗？

是的，在欧洲，868 MHz频段是免许可的ISM频段。这就是我们为欧洲客户使用它的原因。这意味着您可以使用LoRa模块868 MHz部署您的设备，而无需支付频谱许可费，使其成为一种低成本的解决方案。

 

结论

对于WiFi根本无法竞争的物联网项目，LoRa显然提供了更优越的距离和极低的功耗。您现在了解了关键的技术差异，可以自信地选择最佳的LoRa模块。为了您的完美解决方案，我们的团队随时为您提供帮助。您可以在G-NiceRF了解更多关于我们产品的信息。