如今處于物聯(lián)網(wǎng)時代，隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，無線通信技術也得以邁步發(fā)展，在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡層的多種連接技術里，不僅需要速率和穩(wěn)定性更高的5G技術，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)技術。

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的一個子集，屬于物理層的一種調(diào)制技術，采用線性調(diào)制擴頻的方式，能顯著提高接收靈敏度，實現(xiàn)了比其它調(diào)制方式更遠的通信距離。

LoRa作為LPWAN主流技術之一，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技術的發(fā)展現(xiàn)狀和未來趨勢。

關于LoRa，你了解多少?

LoRa的名字是遠距離無線電(Long Range Radio)，作為一種線性調(diào)頻擴頻的調(diào)制技術，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(diào)制技術封裝到芯片中，基于LoRa技術開發(fā)出一整套LoRa通信芯片解決方案，包括用于網(wǎng)關和終端上不同款的LoRa芯片，開啟了LoRa芯片產(chǎn)品化之路。

不過，僅僅一個基于LoRa調(diào)制技術的收發(fā)芯片還遠不足以撬動廣闊的物聯(lián)網(wǎng)市場，在此后的發(fā)展歷程中，由于多家廠商發(fā)起的LoRa聯(lián)盟，以及推出不斷迭代的LoRaWAN規(guī)范，催生出一個全球數(shù)百家廠商支持的廣域組網(wǎng)標準體系，從而形成廣泛的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

推動這一生態(tài)的相關技術標準、產(chǎn)品設計、應用案例等都是多個廠商共同參與的過程，這些也是形成目前龐大產(chǎn)業(yè)生態(tài)更為關鍵的元素，而它們并不屬于Semtech 單個公司所有，比如LoRaWAN規(guī)范是一個全球多個廠商共同參與的開放標準，任何組織或個人都可以根據(jù)這一規(guī)范進行產(chǎn)品開發(fā)和網(wǎng)絡部署。

相較于大多數(shù)的網(wǎng)絡采用網(wǎng)狀拓樸，易于不斷擴張網(wǎng)絡規(guī)模，但缺點在于使用各種不相關的節(jié)點轉發(fā)消息，路由迂回，增加了系統(tǒng)復雜性和總功耗。LoRa采用星狀拓樸(TMD組網(wǎng)方式)，網(wǎng)關星狀連接終端節(jié)點，但終端節(jié)點并不綁定唯一網(wǎng)關，相反，終端節(jié)點的上行數(shù)據(jù)可發(fā)送給多個網(wǎng)關。理論上來說，用戶可以通過Mesh、點對點或者星形的網(wǎng)絡協(xié)議和架構實現(xiàn)靈活組網(wǎng)。

LoRa網(wǎng)絡構架

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)絡構架由終端節(jié)點、網(wǎng)關、網(wǎng)絡服務器和應用服務器四部分組成，應用數(shù)據(jù)可雙向傳輸。

LoRa是創(chuàng)建長距離通訊連接的物理層或無線調(diào)制， 相較于傳統(tǒng)的FSK技術以及穩(wěn)定性和安全性不足的短距離射頻技術，LoRa基于CSS調(diào)制技術(Chirp Spread Spectrum)在保持低功耗的同時極大地增加了通訊范圍，且CSS技術數(shù)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。

此外，LoRa技術不需要建設基站，一個網(wǎng)關便可控制較多設備，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(qū)、智能家居和樓宇、智能表計、智慧農(nóng)業(yè)、智能物流等多個垂直行業(yè)，前景廣闊。

LoRa的特性總結：

傳輸距離：城鎮(zhèn)可達2-5 Km ， 郊區(qū)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(diào)制方式：基于擴頻技術，線性調(diào)制擴頻(CSS)的一個變種，具有前向糾錯(FEC)能力，semtech公司私有專利技術。

容量：一個LoRa網(wǎng)關可以連接上千上萬個LoRa節(jié)點。

電池壽命：長達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，這很像一個人挑東西，挑的多走不太遠，少了可以走遠。

LoRa發(fā)展現(xiàn)狀

大約從2014年起，國內(nèi)首批企業(yè)開始研發(fā)LoRa相關產(chǎn)品，至今經(jīng)過5年的時間，LoRa已經(jīng)從一個小范圍使用的小無線技術成長為物聯(lián)網(wǎng)領域無人不曉的事實標準。

去年年初，工信部無線電管理局發(fā)布《微功率短距離無線電發(fā)射設備技術要求(征求意見稿)》的意見，其中提到了470-510MHz頻段的使用允許用于無線傳聲器，明確用于傳送聲音的無線電設備，而非數(shù)據(jù);同時強調(diào)“限單頻點使用，不能用于組網(wǎng)應用”。一封針對LoRa組網(wǎng)應用的征求意見稿受到行業(yè)人士的廣泛關注，使得LoRa網(wǎng)絡在國內(nèi)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(guī)定沒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(nèi)發(fā)展的不確定性問題。另一方面，隨著幾大互聯(lián)網(wǎng)巨頭騰訊、谷歌以及阿里相繼加入LoRa聯(lián)盟，為LoRa的生態(tài)圈引入了強援，一起應對LoRa發(fā)展過程中所面臨的難題。

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這個切入點來確立自身在物聯(lián)網(wǎng)和產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域的地位。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)鏈上下游的帶動作用非常明顯。另外，鐵塔、聯(lián)通以及廣電等群體也開始針對LoRa產(chǎn)業(yè)進行布局，進一步促進其在各行業(yè)應用的落地。

從目前的市場結構看，國內(nèi)已有上千家企業(yè)參與到LoRa產(chǎn)業(yè)生態(tài)中，呈現(xiàn)出大中小型企業(yè)、傳統(tǒng)企業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)共同參與的格局。國內(nèi)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(jù)資料了解，2018年國內(nèi)LoRa芯片出貨量達到數(shù)千萬片，其中，模組和表計廠商占據(jù)大部分采購份額，基站廠商采購量位居其次。除此之外，國內(nèi)還有大量分散的模組、終端廠商也會直接采購LoRa芯片，雖然都是小批量，但加起來規(guī)模還算可觀。

對于大部分模組、終端、系統(tǒng)和應用廠商來說，它們對于各種技術是中立的，選擇何種技術路線大部分是一種純市場化行為。LoRa芯片是支持整個產(chǎn)業(yè)的重要底層元器件，但整個產(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(nèi)已經(jīng)形成。LoRa相關產(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，還在于各類開發(fā)者能夠選擇多個平臺，快速得到開發(fā)支持。

近一年來，LoRa在智慧城市、智能園區(qū)、智慧建筑、智慧安防等垂直領域也有了大量落地的行業(yè)應用。Semtech物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務總監(jiān)Vivek Mohan曾表示，目前全球大量的垂直行業(yè)中已形成300多個應用場景。

多維度下的LoRa

從需求角度上看：國內(nèi)的LoRa芯片需求呈現(xiàn)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、終端的進入門檻不高，很多中小型團隊和終端廠商也可以快速推出LoRa硬件產(chǎn)品，這是一個充分競爭性的市場。

從技術生態(tài)上看：LoRa是一種物理層的調(diào)制技術，可將其用于不同的協(xié)議中，比如LoRaWAN協(xié)議、CLAA網(wǎng)絡協(xié)議、LoRa私有網(wǎng)絡協(xié)議、LoRa數(shù)據(jù)透傳。隨著使用協(xié)議的不同，最終的產(chǎn)品和業(yè)務形態(tài)也會有所不同。其中，LoRaWAN協(xié)議是由LoRa聯(lián)盟推動的一種低功耗廣域網(wǎng)協(xié)議，同時LoRa聯(lián)盟將LoRaWAN進行了標準化，以確保不同國家的LoRa網(wǎng)絡是可以互操作的。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-網(wǎng)絡服務-應用服務”的完整生態(tài)鏈。

從數(shù)據(jù)結果上看：Semtech提供的數(shù)據(jù)表明，在網(wǎng)絡部署方面，70多個國家，100多家網(wǎng)絡運營商部署了LoRa網(wǎng)絡，并且最近幾年LoRa的市場體量一直保持著高速增長。同時，其部署的LoRa基站，則從7萬臺增加到20多萬臺，能支持約12億個節(jié)點，實際部署的節(jié)點超過9000萬個。

從規(guī)模程度上看：美國Semtech公司是全球LoRa技術應用的主要推動者，Semtech為促進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等多家廠商共同發(fā)起創(chuàng)立LoRa聯(lián)盟。經(jīng)過四年的時間發(fā)展，目前LoRa聯(lián)盟在全球擁有超過500個會員。

中國市場是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員身份加入LoRa聯(lián)盟，同時，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)伙伴也開始在各地積極部署LoRa網(wǎng)絡。

從政策導向上看：盡管工信部發(fā)布了《微功率短距離無線電發(fā)射設備技術要求(征求意見稿)》，一時之間使得LoRa的商用前景變得不夠明朗。但是并沒有讓LoRa銷聲匿跡，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

LoRa技術是Semtech公司的專利，其LoRa芯片產(chǎn)品期初也是獨家供應，但單一的LoRa產(chǎn)品必然會帶來產(chǎn)品價格、功能等方面的局限性。

2018年Semtech開始改變傳統(tǒng)的產(chǎn)品營銷模式，授權IP給一些公司做LoRa產(chǎn)品，形成了多供應商的市場供應局面，LoRa芯片供應廠家通過走差異化路線，融合不同功能的芯片，滿足更多差異化應用的需求，如LoRa+GPS獲取位置信息，LoRa+BLE與本地近場設備連接通信，LoRa+安全芯片增強設備的安全性等，來共同做大市場。

未來，或許會有更多的LoRa芯片供應商，市場做大也符合Semtech公司的利益。

綜上所述，可以看到，不論從技術、供應鏈體系、產(chǎn)業(yè)結構還是生態(tài)建設，LoRa依然是一個市場化行為為主導的技術選項，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和元素，很多價值遠遠超過通信本身，未來發(fā)展中，業(yè)界應該更多聚焦于應用價值的創(chuàng)造，聚焦于市場化行為和商業(yè)模式，以求在物聯(lián)網(wǎng)時代贏得先機。