如今處于物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)也得以邁步發(fā)展，在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )層的多種連接技術(shù)里，不僅需要速率和穩定性更高的5G技術(shù)，也需要低功耗、遠距離、大連接的LPWAN（Low-Power Wide-Area Network，低功耗廣域網(wǎng)絡(luò )）技術(shù)。
其中，LoRaWAN以其獨特的靈活性脫穎而出，得到物聯(lián)網(wǎng)界的認可。
提到LoRaWAN，就不得不提到LoRa，LoRa是LoRaWan的一個(gè)子集，屬于物理層的一種調制技術(shù)，采用線(xiàn)性調制擴頻的方式，能顯著(zhù)提高接收靈敏度，實(shí)現了比其它調制方式更遠的通信距離。
LoRa作為L(cháng)PWAN主流技術(shù)之一，正在賦能智慧城市中的物聯(lián)網(wǎng)轉型。
下面為你介紹一下LoRa技術(shù)的發(fā)展現狀和未來(lái)趨勢。
關(guān)于LoRa，你了解多少？
LoRa的名字是遠距離無(wú)線(xiàn)電（Long Range Radio），作為一種線(xiàn)性調頻擴頻的調制技術(shù)，最早由法國幾位年輕人創(chuàng )立的一家創(chuàng )業(yè)公司Cycleo推出，2012年Semtech收購了這家公司，并將這一調制技術(shù)封裝到芯片中，基于LoRa技術(shù)開(kāi)發(fā)出一整套LoRa通信芯片解決方案，包括用于網(wǎng)關(guān)和終端上不同款的LoRa芯片，開(kāi)啟了LoRa芯片產(chǎn)品化之路。
不過(guò)，僅僅一個(gè)基于LoRa調制技術(shù)的收發(fā)芯片還遠不足以撬動(dòng)廣闊的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，在此后的發(fā)展歷程中，由于多家廠(chǎng)商發(fā)起的LoRa聯(lián)盟，以及推出不斷迭代的LoRaWAN規范，催生出一個(gè)全球數百家廠(chǎng)商支持的廣域組網(wǎng)標準體系，從而形成廣泛的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
推動(dòng)這一生態(tài)的相關(guān)技術(shù)標準、產(chǎn)品設計、應用案例等都是多個(gè)廠(chǎng)商共同參與的過(guò)程，這些也是形成目前龐大產(chǎn)業(yè)生態(tài)更為關(guān)鍵的元素，而它們并不屬于Semtech 單個(gè)公司所有，比如LoRaWAN規范是一個(gè)全球多個(gè)廠(chǎng)商共同參與的開(kāi)放標準，任何組織或個(gè)人都可以根據這一規范進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和網(wǎng)絡(luò )部署。
相較于大多數的網(wǎng)絡(luò )采用網(wǎng)狀拓樸，易于不斷擴張網(wǎng)絡(luò )規模，但缺點(diǎn)在于使用各種不相關(guān)的節點(diǎn)轉發(fā)消息，路由迂回，增加了系統復雜性和總功耗。LoRa采用星狀拓樸（TMD組網(wǎng)方式），網(wǎng)關(guān)星狀連接終端節點(diǎn)，但終端節點(diǎn)并不綁定唯一網(wǎng)關(guān)，相反，終端節點(diǎn)的上行數據可發(fā)送給多個(gè)網(wǎng)關(guān)。理論上來(lái)說(shuō)，用戶(hù)可以通過(guò)Mesh、點(diǎn)對點(diǎn)或者星形的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議和架構實(shí)現靈活組網(wǎng)。
LoRa網(wǎng)絡(luò )構架
LoRa主要在全球免費頻段運行（即非授權頻段），包括433、868、915 MHz等。LoRa網(wǎng)絡(luò )構架由終端節點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器和應用服務(wù)器四部分組成，應用數據可雙向傳輸。
LoRa是創(chuàng )建長(cháng)距離通訊連接的物理層或無(wú)線(xiàn)調制， 相較于傳統的FSK技術(shù)以及穩定性和安全性不足的短距離射頻技術(shù)，LoRa基于CSS調制技術(shù)（Chirp Spread Spectrum）在保持低功耗的同時(shí)極大地增加了通訊范圍，且CSS技術(shù)數十年已經(jīng)廣受軍事和空間通訊所采用，具有傳輸距離遠、抗干擾性強等特點(diǎn)。
此外，LoRa技術(shù)不需要建設基站，一個(gè)網(wǎng)關(guān)便可控制較多設備，并且布網(wǎng)方式較為靈活，可大幅度降低建設成本。
LoRa因其功耗低，傳輸距離遠，組網(wǎng)靈活等諸多特性與物聯(lián)網(wǎng)碎片化、低成本、大連接的需求十分的契合，因此被廣泛部署在智慧社區、智能家居和樓宇、智能表計、智慧農業(yè)、智能物流等多個(gè)垂直行業(yè)，前景廣闊。
LoRa的特性總結：
傳輸距離：城鎮可達2-5 Km ， 郊區可達15 Km 。
工作頻率：ISM 頻段 包括433、868、915 MH等。
標準：IEEE 802.15.4g。
調制方式：基于擴頻技術(shù)，線(xiàn)性調制擴頻（CSS）的一個(gè)變種，具有前向糾錯（FEC）能力，semtech公司私有專(zhuān)利技術(shù)。
容量：一個(gè)LoRa網(wǎng)關(guān)可以連接上千上萬(wàn)個(gè)LoRa節點(diǎn)。
電池壽命：長(cháng)達10年。
安全：AES128加密。
傳輸速率：幾百到幾十Kbps，速率越低傳輸距離越長(cháng)，這很像一個(gè)人挑東西，挑的多走不太遠，少了可以走遠。
LoRa發(fā)展現狀
大約從2014年起，國內首批企業(yè)開(kāi)始研發(fā)LoRa相關(guān)產(chǎn)品，至今經(jīng)過(guò)5年的時(shí)間，LoRa已經(jīng)從一個(gè)小范圍使用的小無(wú)線(xiàn)技術(shù)成長(cháng)為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域無(wú)人不曉的事實(shí)標準。
去年年初，工信部無(wú)線(xiàn)電管理局發(fā)布《微功率短距離無(wú)線(xiàn)電發(fā)射設備技術(shù)要求（征求意見(jiàn)稿）》的意見(jiàn)，其中提到了470-510MHz頻段的使用允許用于無(wú)線(xiàn)傳聲器，明確用于傳送聲音的無(wú)線(xiàn)電設備，而非數據；同時(shí)強調“限單頻點(diǎn)使用，不能用于組網(wǎng)應用”。一封針對LoRa組網(wǎng)應用的征求意見(jiàn)稿受到行業(yè)人士的廣泛關(guān)注，使得LoRa網(wǎng)絡(luò )在國內的發(fā)展一度面臨困境。
最終，在產(chǎn)業(yè)各界人士的努力下，工信部的規定沒(méi)有明確指出不能組網(wǎng)，而是表示可以做局域網(wǎng)，對具體應用也解除了限制，從而解決了LoRa在國內發(fā)展的不確定性問(wèn)題。另一方面，隨著(zhù)幾大互聯(lián)網(wǎng)巨頭騰訊、谷歌以及阿里相繼加入LoRa聯(lián)盟，為L(cháng)oRa的生態(tài)圈引入了強援，一起應對LoRa發(fā)展過(guò)程中所面臨的難題。
科技巨頭紛紛入局LoRa、加入LoRa聯(lián)盟，可以看出各企業(yè)都希望借助LoRa這個(gè)切入點(diǎn)來(lái)確立自身在物聯(lián)網(wǎng)和產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的地位。阿里和騰訊兩大互聯(lián)網(wǎng)巨頭將LoRa作為其物聯(lián)網(wǎng)布局的重要入口，主推的LinkWAN平臺和TTN平臺對于產(chǎn)業(yè)鏈上下游的帶動(dòng)作用非常明顯。另外，鐵塔、聯(lián)通以及廣電等群體也開(kāi)始針對LoRa產(chǎn)業(yè)進(jìn)行布局，進(jìn)一步促進(jìn)其在各行業(yè)應用的落地。
從目前的市場(chǎng)結構看，國內已有上千家企業(yè)參與到LoRa產(chǎn)業(yè)生態(tài)中，呈現出大中小型企業(yè)、傳統企業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)共同參與的格局。國內提供給LoRa發(fā)展的產(chǎn)業(yè)大環(huán)境不斷向好，LoRa聯(lián)盟自身力量也在不斷壯大。
據資料了解，2018年國內LoRa芯片出貨量達到數千萬(wàn)片，其中，模組和表計廠(chǎng)商占據大部分采購份額，基站廠(chǎng)商采購量位居其次。除此之外，國內還有大量分散的模組、終端廠(chǎng)商也會(huì )直接采購LoRa芯片，雖然都是小批量，但加起來(lái)規模還算可觀(guān)。
對于大部分模組、終端、系統和應用廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，它們對于各種技術(shù)是中立的，選擇何種技術(shù)路線(xiàn)大部分是一種純市場(chǎng)化行為。LoRa芯片是支持整個(gè)產(chǎn)業(yè)的重要底層元器件，但整個(gè)產(chǎn)業(yè)結構的形成還要靠多種力量共同努力，這種力量在國內已經(jīng)形成。LoRa相關(guān)產(chǎn)品靈活性較強已成業(yè)界共識，不僅僅在于能夠在各種環(huán)境下自主部署網(wǎng)絡(luò )，還在于各類(lèi)開(kāi)發(fā)者能夠選擇多個(gè)平臺，快速得到開(kāi)發(fā)支持。
近一年來(lái)，LoRa在智慧城市、智能園區、智慧建筑、智慧安防等垂直領(lǐng)域也有了大量落地的行業(yè)應用。Semtech物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)總監Vivek Mohan曾表示，目前全球大量的垂直行業(yè)中已形成300多個(gè)應用場(chǎng)景。
多維度下的LoRa
從需求角度上看：國內的LoRa芯片需求呈現分散化的狀態(tài)。一方面，由于參與LoRa產(chǎn)業(yè)生態(tài)的行業(yè)較多，很難形成壟斷性的需求方；另一方面，相應模組、終端的進(jìn)入門(mén)檻不高，很多中小型團隊和終端廠(chǎng)商也可以快速推出LoRa硬件產(chǎn)品，這是一個(gè)充分競爭性的市場(chǎng)。
從技術(shù)生態(tài)上看：LoRa是一種物理層的調制技術(shù)，可將其用于不同的協(xié)議中，比如LoRaWAN協(xié)議、CLAA網(wǎng)絡(luò )協(xié)議、LoRa私有網(wǎng)絡(luò )協(xié)議、LoRa數據透傳。隨著(zhù)使用協(xié)議的不同，最終的產(chǎn)品和業(yè)務(wù)形態(tài)也會(huì )有所不同。其中，LoRaWAN協(xié)議是由LoRa聯(lián)盟推動(dòng)的一種低功耗廣域網(wǎng)協(xié)議，同時(shí)LoRa聯(lián)盟將LoRaWAN進(jìn)行了標準化，以確保不同國家的LoRa網(wǎng)絡(luò )是可以互操作的。截至目前，LoRaWAN標準已建立起“LoRa芯片-模組-傳感器-基站或網(wǎng)關(guān)-網(wǎng)絡(luò )服務(wù)-應用服務(wù)”的完整生態(tài)鏈。
從數據結果上看：Semtech提供的數據表明，在網(wǎng)絡(luò )部署方面，70多個(gè)國家，100多家網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商部署了LoRa網(wǎng)絡(luò )，并且最近幾年LoRa的市場(chǎng)體量一直保持著(zhù)高速增長(cháng)。同時(shí)，其部署的LoRa基站，則從7萬(wàn)臺增加到20多萬(wàn)臺，能支持約12億個(gè)節點(diǎn)，實(shí)際部署的節點(diǎn)超過(guò)9000萬(wàn)個(gè)。
從規模程度上看：美國Semtech公司是全球LoRa技術(shù)應用的主要推動(dòng)者，Semtech為促進(jìn)其他公司共同參與到LoRa生態(tài)中，于2015年2月聯(lián)合Actility、Cisco和IBM等多家廠(chǎng)商共同發(fā)起創(chuàng )立LoRa聯(lián)盟。經(jīng)過(guò)四年的時(shí)間發(fā)展，目前LoRa聯(lián)盟在全球擁有超過(guò)500個(gè)會(huì )員。
中國市場(chǎng)是LoRa全球生態(tài)建設中非常重要的部分。2018年，阿里巴巴、騰訊、京東等互聯(lián)網(wǎng)巨頭均以最高級別會(huì )員身份加入LoRa聯(lián)盟，同時(shí)，克拉科技、地方廣電、浙江聯(lián)通、聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)公司等LoRa生態(tài)伙伴也開(kāi)始在各地積極部署LoRa網(wǎng)絡(luò )。
從政策導向上看：盡管工信部發(fā)布了《微功率短距離無(wú)線(xiàn)電發(fā)射設備技術(shù)要求（征求意見(jiàn)稿）》，一時(shí)之間使得LoRa的商用前景變得不夠明朗。但是并沒(méi)有讓LoRa銷(xiāo)聲匿跡，在業(yè)界生態(tài)伙伴的大力支持下，反而生命力愈加頑強，產(chǎn)業(yè)生態(tài)不斷壯大。
結語(yǔ)
LoRa技術(shù)是Semtech公司的專(zhuān)利，其LoRa芯片產(chǎn)品期初也是獨家供應，但單一的LoRa產(chǎn)品必然會(huì )帶來(lái)產(chǎn)品價(jià)格、功能等方面的局限性。
2018年Semtech開(kāi)始改變傳統的產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)模式，授權IP給一些公司做LoRa產(chǎn)品，形成了多供應商的市場(chǎng)供應局面，LoRa芯片供應廠(chǎng)家通過(guò)走差異化路線(xiàn)，融合不同功能的芯片，滿(mǎn)足更多差異化應用的需求，如LoRa＋GPS獲取位置信息，LoRa＋BLE與本地近場(chǎng)設備連接通信，LoRa＋安全芯片增強設備的安全性等，來(lái)共同做大市場(chǎng)。
未來(lái)，或許會(huì )有更多的LoRa芯片供應商，市場(chǎng)做大也符合Semtech公司的利益。
綜上所述，可以看到，不論從技術(shù)、供應鏈體系、產(chǎn)業(yè)結構還是生態(tài)建設，LoRa依然是一個(gè)市場(chǎng)化行為為主導的技術(shù)選項，大國之間政治經(jīng)濟博弈對于LoRa供求各方產(chǎn)生的影響很小。采用LoRa通信的物聯(lián)網(wǎng)項目中包含非常多的技術(shù)和元素，很多價(jià)值遠遠超過(guò)通信本身，未來(lái)發(fā)展中，業(yè)界應該更多聚焦于應用價(jià)值的創(chuàng )造，聚焦于市場(chǎng)化行為和商業(yè)模式，以求在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代贏(yíng)得先機。
首頁(yè)