基于LoRa技术的多层分布式LPWAN数据无线传输系统是一种针对物联网应用设计的无线通信解决方案。它充分利用了LoRa技术的低功耗、远距离传输优势，适用于长距离低功耗多节点物联网场景。这种系统具有多层分布式结构，包括终端模块、中心模块、网关模块、云端服务器及应用服务等部分。
在介绍该系统之前，先简要回顾一下物联网的发展和LPWAN技术的背景。物联网（IoT）是新一代信息技术的重要组成部分，它通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术广泛应用于网络融合，被认为是继计算机、互联网之后信息产业发展的第三次浪潮。在物联网应用中，无线技术主要分为近距离无线技术和组成广域网的技术两种。近距离无线技术如蓝牙、WiFi和ZigBee，在局域网范围内应用广泛，但它们的覆盖范围和穿透能力有限。而2G/3G/4G等技术虽然能够覆盖更广的区域，但以高功耗为代价。为了解决远距离和低功耗之间的矛盾，LPWAN技术应运而生。
LPWAN（低功耗广域网）是一种专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计的革命性接入技术，实现了长距离通信和超低功耗的平衡，并能节省额外的中继器成本。LoRa是LPWAN通信技术中极具代表性的技术之一，由美国Semtech公司采用和推广。LoRa采用扩频技术，具有超远距离无线传输能力，运行在全球免费频段，包括433、868、915MHz等。
LoRa技术的主要特点包括低带宽、低功耗、远距离、多节点。利用这些特点，LoRa能构建多层分布式的数据采集及无线传输系统。系统由终端模块、中心模块、网关模块、云端服务器和应用服务组成。终端模块采集各种传感器数据或执行相关控制动作，并通过LoRa与中心模块进行数据传输。中心模块的作用包括与终端模块的数据传输、与网关模块的数据透传以及作为中继器扩展通信距离。网关模块则负责对云端服务器或应用服务与下层之间的协议转发处理，并承载LoRaWAN数据与TCP/IP网络。
系统的节点分配方式及容量设计涉及对通讯协议内各层LoRa节点进行合理的节点号（ID）及信道分配。系统中的数据传输方式包含定点单播传输和广播监听。在终端节点，采用周期性唤醒和休眠的机制，以降低功耗。具体操作中，节点周期性唤醒，监听网络报文，捕捉到前导码后进行数据接收，否则立即休眠以节省能量。
该系统方案的核心在于LoRa技术的低功耗广域网通信能力，以及多层分布式结构的设计，从而在保证通信距离的同时，大幅度降低功耗，非常适合长距离、低速率、大量节点的物联网应用需求。随着物联网技术的不断进步和LoRa技术的广泛应用，基于LoRa的多层分布式LPWAN数据无线传输系统将在智慧城市、农业、工业监控等多个领域发挥重要作用。
