LoRa(Long Range)带宽(Bandwidth, BW)是影响其网络性能和容量的关键物理层参数之一。是的，LoRa带宽显著影响并发设备节点数量，但这种影响是间接且复杂的，需要通过数据速率、空中传输时间、信道占用以及与其他参数(如扩频因子SF)的交互来体现。以下从多个角度进行详尽分析。
一、LoRa带宽的定义与作用机制
带宽的基本定义与取值
LoRa带宽指信号在频谱上所占据的频率范围宽度，通常以kHz为单位。其常见取值为125 kHz、250 kHz和500 kHz，在某些情况下也可配置为7.8 kHz至500 kHz之间的值。带宽是LoRa物理层的四个核心参数之一(其他三个为扩频因子SF、编码率CR和传输功率TP)，直接影响通信的速率和可靠性。
带宽对数据速率和空中传输时间的影响
更高带宽 → 更高数据速率：带宽的增加直接提升了芯片速率(Chip Rate)，从而提高了数据速率(Data Rate, DR)。
更高数据速率 → 更短空中传输时间（Time on Air, ToA） ：数据包在空中传输的时间(ToA)与数据速率成反比。带宽越大，数据速率越高，传输相同数据包所需的时间就越短。
带宽与接收灵敏度的权衡
带宽的增加会带来一个关键的权衡：更高的带宽会降低接收机的灵敏度。因为更宽的带宽会引入更多的噪声(噪声功率与带宽成正比)，使得接收机更难检测到微弱的信号，从而导致通信距离变短。因此，在选择高带宽以提升容量时，可能需要以牺牲部分覆盖范围为代价。
二、并发设备数量的核心限制因素
要理解带宽如何影响并发数量，首先需明确LoRa网络并发能力的几个根本性限制：
网关硬件解调器数量限制
这是最直接的硬件瓶颈。每个LoRa网关芯片(如常见的SX1301)集成的解调器数量是有限的(通常为8个)，每个解调器在同一时刻只能解调一个数据包。这意味着，理论上网关最多只能同时成功接收8个不同信道的报文。
ALOHA随机接入机制
LoRaWAN MAC层默认采用纯ALOHA协议，节点在需要时随机发送数据，无需事先协调。当大量设备同时随机发送时，数据包冲突的概率会呈指数级增长，这是限制网络容量的主要协议因素。
物理层正交性的利用
LoRa采用 chirp 扩频技术，不同扩频因子（SF）的信号在理论上具有正交性，即在不同SF上同时传输的信号不会相互干扰，可以被同一个解调器依次解调。因此，网络通过为不同距离的节点分配不同的SF(远距离用高SF，近距离用低SF)，可以有效地复用信道资源，大幅提升容量。
三、带宽如何影响并发设备节点数量
带宽通过影响 空中传输时间（ToA） 来间接而深刻地影响网络容量和并发设备数。
缩短传输时间，提升信道吞吐量
根据纯ALOHA模型的理论容量公式，信道吞吐量(S)与数据包产生率(G)和传输时间(T)相关。在单位时间内，数据包占空比越低，发生冲突的概率就越小。
增加带宽 → 提高数据速率 → 缩短单个数据包的传输时间（T↓）。
传输时间缩短意味着每个数据包占用信道的时间减少，从而在单位时间内，信道可以容纳更多数据包的传输，即吞吐量提升。这直接降低了数据包冲突的概率，允许更多设备在同时段内成功发送数据。
增加带宽以支持更多信道（需硬件支持）
虽然标准LoRaWAN信道规划是固定的(如EU868频段有3个125kHz上行信道)，但理论上，更宽的带宽资源允许网络部署更多或更宽的信道。
例如，一个500kHz的频带可以划分为4个125kHz的子信道。如果网关硬件支持(如拥有更多解调器或可调谐)，就可以同时监听这些子信道，从而直接增加并发接收的通道数。资料中提到，“带宽从203 kHz增至1625 kHz时，支持的节点数从5个提升至25个”，这很可能就是通过增加可用信道资源来实现的。
与扩频因子（SF）的协同效应
带宽与SF共同决定了数据速率和ToA。高SF虽然能增加传输距离，但会显著增加ToA(例如，SF12的ToA是SF7的几十倍)。
对于近距离设备，可以策略性地配置为低SF + 高BW。这种组合能实现极高的数据速率和极短的ToA，使这些设备的数据包“一闪而过”，快速释放信道资源，从而为其他设备让出空间，极大提升网络对近距离节点的容纳能力。
实测数据与研究发现
学术研究通过仿真证实了带宽对容量的影响。一项研究显示，在相同的流量模型下(所有SF设备均匀分布)，随着时间推移，支持125kHz带宽的网络用户数量增长最快，最终能支持的用户数最多(约300个)，而500kHz带宽网络支持的用户数较少(约50个)。这反映了窄带宽通过牺牲速率来换取更高的灵敏度和更低的冲突概率，在大量低速率设备场景下能支持更多节点。
另一项研究则聚焦于单一SF(SF7)的场景，结果相反：高带宽（500kHz）网络能支持的用户数远多于低带宽（125kHz）网络。这证明了对于使用低SF的设备，高带宽通过大幅缩短ToA带来的容量收益占据了主导地位。
四、总结
| 带宽 (BW) 变化 | 对数据速率和ToA的影响 | 对接收灵敏度的影响 | 对并发设备数量的潜在影响 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|
| 增加带宽 (如 125kHz → 500kHz) | 数据速率提高 传输时间 (ToA) 缩短 | 灵敏度降低 通信距离可能变短 | 倾向于增加容量 • 对于低SF设备，容量提升显著（ToA缩短效应主导） • 可能支持更多子信道（需硬件支持） | 高数据速率需求、密集城区、短距离通信、低SF设备为主的场景 |
| 减小带宽 (如 500kHz → 125kHz) | 数据速率降低 传输时间 (ToA) 延长 | 灵敏度提高 通信距离更远 | 情况复杂 • 对于高SF设备，可能支持更多节点（冲突概率降低效应主导） • 单个数据包占用信道时间长，冲突风险增加 | 远距离通信、低功耗需求、节点分散、高SF设备为主的场景 |
LoRa带宽通过对空中传输时间(ToA)的调节，显著影响网络的并发设备容量。增加带宽通常能通过缩短ToA来提升网络容量，尤其适用于低扩频因子（SF）的近距离、高速率通信场景。然而，这需要与接收灵敏度下降进行权衡。在实际网络部署中，带宽从来不是独立起作用的，它必须与 扩频因子（SF）、编码率（CR） 以及网关硬件能力和MAC层协议联合优化。为了实现最大并发数，网络规划者需要根据设备密度、分布距离和数据流量特性，动态或静态地为不同节点配置最佳的BW-SF组合
