LoRa (od long range – „daleki zasięg”) – zastrzeżona technika radiowej transmisji danych dalekiego zasięgu i małej mocy, oparta na modulacji z rozpraszaniem widma typu CSS (chirp spread spectrum), opracowana przez francuską firmę Cycleo i rozwijana przez amerykańskiego producenta półprzewodników Semtech^[1][2]. LoRa obejmuje wyłącznie warstwę fizyczną łącza radiowego – protokoły wyższych warstw budowane są na niej osobno, a najbardziej znanym z nich jest LoRaWAN^[2][3].

Technika wykorzystuje nielicencjonowane podgigahercowe pasma ISM (w Europie głównie 868 MHz oraz 433 MHz) i umożliwia transmisję na odległość kilku–kilkunastu kilometrów przy bardzo małym poborze energii, kosztem niskiej przepływności – od 0,3 do 27 kb/s zależnie od parametrów modulacji^[3][4]. Typowe zastosowania to rzadkie przesyłanie niewielkich porcji danych z trudno dostępnych miejsc: sieci czujników, internetu rzeczy, inteligentnych liczników czy rolnictwa precyzyjnego^[1][5].

Modulację opracowała firma Cycleo SAS z Grenoble, projektująca układy radiowe dalekiego zasięgu dla inteligentnych liczników. W marcu 2012 roku Cycleo wraz z całą własnością intelektualną zostało przejęte przez Semtech za 5 milionów dolarów w gotówce (z premią uzależnioną od wyników sięgającą dodatkowych 16 milionów), a technika trafiła do układów radiowych tego producenta^[6]. Rozwój otwartego protokołu sieciowego LoRaWAN, zbudowanego na modulacji LoRa, koordynuje od 2015 roku stowarzyszenie branżowe LoRa Alliance^[2].

LoRa stosuje modulację z rozpraszaniem widma wywodzącą się z techniki CSS: każdy symbol reprezentowany jest przez cyklicznie przesunięty sygnał świergotowy (chirp) o liniowo narastającej częstotliwości, zajmujący całą szerokość kanału^[7]. Kluczowym parametrem jest współczynnik rozproszenia SF (spreading factor), wybierany w zakresie od 5 do 12 – określa on liczbę bitów przenoszonych w symbolu (liczba możliwych przesunięć chirpu wynosi 2^SF) i stopień rozproszenia informacji w czasie^[8][9].

Wybór SF pozwala wymieniać przepływność na czułość odbiornika: niższy współczynnik oznacza szybszą transmisję przy gorszej czułości, wyższy – lepszą czułość (a więc większy zasięg), ale dłuższy czas nadawania pakietu (time-on-air) i większe zużycie energii^[7][9]. Transmisję uodparnia dodatkowo kodowanie korekcyjne, a łączny bilans łącza sięga 155–170 dB, co odpowiada zasięgom rzędu 5 km w zabudowie miejskiej i 15 km lub więcej w terenie otwartym z widocznością optyczną^[10][11]. W sprzyjających warunkach propagacyjnych notowano łączność na znacznie większe odległości – w eksperymentach naziemnych ponad 300 km, a z wykorzystaniem balonów stratosferycznych i propagacji troposferycznej w sieci LoRaWAN ponad 800 km^[12][13].

Typowe modemy LoRa nadają z mocą do +22 dBm, przy czym przepisy poszczególnych krajów mogą ją dodatkowo ograniczać; w Europie obowiązują także limity aktywności nadajnika (współczynnika wypełnienia) w paśmie 868 MHz^[8][4].

LoRa pracuje w regionalnych, nielicencjonowanych pasmach poniżej 1 GHz, m.in.: EU433 (433,05–434,79 MHz) i EU868 (863–870 MHz) w Europie, US915 (902–928 MHz) w Ameryce Północnej, AU915/AS923 (915–928 MHz) w Australii i Azji oraz IN865 (865–867 MHz) w Indiach^[4]. Korzystanie z tych pasm nie wymaga pozwoleń radiowych ani opłat licencyjnych, wiąże się jednak z limitami mocy i czasu nadawania^[14].

Modulacja LoRa jest zaimplementowana w układach radiowych Semtecha – starszej rodzinie SX1272/SX1276/SX1278 oraz nowszej SX1261/SX1262/SX1268 (obsługującej współczynniki rozproszenia od SF5) – a także w licencjonowanych układach innych producentów; na rynku dostępne są liczne gotowe moduły radiowe i zestawy uruchomieniowe łączące transceiver LoRa z mikrokontrolerem^[8][14].

 Osobny artykuł: LoRaWAN.

Na modulacji LoRa zbudowano protokoły komunikacyjne różnych warstw i przeznaczeń^[2]:

• LoRaWAN – otwarty protokół sieci rozległej małej mocy łączącej zasilane bateryjnie urządzenia internetu rzeczy z internetem, rozwijany przez LoRa Alliance,
• Meshtastic – otwartoźródłowy protokół sieci kratowej do przesyłania wiadomości tekstowych i pozycji bez infrastruktury,
• MeshCore – otwartoźródłowy protokół kratowy o bardziej ustrukturyzowanym trasowaniu,
• ExpressLRS – otwartoźródłowy system zdalnego sterowania bezzałogowymi statkami powietrznymi,
• Amazon Sidewalk – sieć kratowa firmy Amazon wykorzystująca LoRa do łączności dalekiego zasięgu.

• LoRa na stronie Semtech (ang.)
• LoRa Alliance (ang.)