十年后這個無線技術(shù)已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)連接的重要一極

自從2012年開始面向市場進行推廣，LoRa技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了十年。如今，這個由Semtech主導(dǎo)的LPWAN技術(shù)，已經(jīng)在全球物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

2015年，Semtech推動成立了LoRa聯(lián)盟。此后，這個技術(shù)聯(lián)盟一直在發(fā)展壯大。單過去一年，該聯(lián)盟就吸收了93個新成員。LoRa聯(lián)盟正在與全球主要的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)（ITU-T、DLMS、OMS、GS1、WBA）合作，以擴大市場應(yīng)用，而第一批基于LoRa的Amazon Sidewalk第三方產(chǎn)品也已經(jīng)上市。在宣布支持IPv6后，LoRaWAN的市場機遇正在進一步打開，同時，該聯(lián)盟擴大了LoRaWAN NetID項目以支持全球漫游，并通過擴展測試工具加速了LoRaWAN的認證。目前，LoRaWAN已經(jīng)被國際電信聯(lián)盟（ITU）正式批準成為低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)（LPWAN）的開放性全球標準，而作為一項成熟的技術(shù)，LoRaWAN也是唯一提供組網(wǎng)選項的LPWAN技術(shù)，支持公共網(wǎng)絡(luò)、私有網(wǎng)、衛(wèi)星、社區(qū)以及混合型網(wǎng)絡(luò)。

這些發(fā)展成果，在全球部署LoRa的進程中得到體現(xiàn)。據(jù)Semtech全球銷售高級副總裁Mike Rodensky介紹，目前全球基于LoRa的網(wǎng)關(guān)有600萬個，基于LoRa的終端節(jié)點有3億個，LoRaWAN公共網(wǎng)絡(luò)運營商達到181家，預(yù)計到2026年，LoRa將占據(jù)全球非蜂窩低功耗廣域網(wǎng)連接一半以上份額。

Mike Rodensky表示，Semtech的產(chǎn)品和解決方案，包括LoRa平臺，能夠得到市場的積極響應(yīng)源自三個舉措：1、通過Semtech的簡化方案，加快了客戶產(chǎn)品面市；2、Semtech的邊緣解決方案或集成式的“設(shè)備到云”解決方案為客戶提高了效率并降低了總體擁有成本；3、Semtech安全、受保護和可靠的解決方案，確保了客戶的長遠投資。

在今后的發(fā)展中，物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)的發(fā)展還將繼續(xù)發(fā)生變化。例如數(shù)字化驅(qū)動的需求日趨強勁，計算從云向邊緣下沉，對數(shù)據(jù)管理的重視度不斷提升，應(yīng)用更加多元化和復(fù)雜化，物聯(lián)網(wǎng)各技術(shù)之間的融合在加快等。Mike Rodensky認為，這些變化對物聯(lián)網(wǎng)帶來了挑戰(zhàn)，包括數(shù)據(jù)安全、成本和功耗以及缺乏通用標準和互操作性等。而LoRa的特性，可以很好的化解這些問題，例如它能夠同時適用于公共網(wǎng)絡(luò)和私有網(wǎng)，而LoRa和Sierra Wireless結(jié)合的連接產(chǎn)品，將整合物聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展的兩大關(guān)鍵技術(shù)——LoRa和蜂窩技術(shù)，構(gòu)建起全面的“芯片到云”平臺，以助推產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的發(fā)展。Sierra Wireless是一家蜂窩物聯(lián)網(wǎng)模塊和網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品公司，今年一月，Semtech以12億美元完成了對該公司的收購。

在中國，得益于物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，LoRa的發(fā)展也取得了豐厚的成果。Semtech亞洲區(qū)銷售副總裁黃旭東表示，LoRa在中國幾乎每年都有重大進展：2013年，Semtech推出第一個LoRa產(chǎn)品；2015年，在所有大型的燃氣表和水表公司獲得design win；2016年，中興克拉加入LoRa聯(lián)盟并發(fā)起中國LoRa應(yīng)用聯(lián)盟CLAA；2017年，LoRa在中國的總出貨量突破1千萬美元；2018年，阿里巴巴、騰訊和京東加入LoRa聯(lián)盟，同年，Semtech將LoRa芯片IP授權(quán)給阿里巴巴；2019年，中國工信部公告52號規(guī)范了LoRa技術(shù)參數(shù)，為LoRa在中國明確了穩(wěn)定的發(fā)展環(huán)境；2020年，LoRa被納入國網(wǎng)的電力物聯(lián)網(wǎng)標準；2021年，針對智能樓宇推出了私有網(wǎng)參考設(shè)計；2022年，LoRa Cloud被集成至騰訊云物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺，同年，Semtech針對智慧工廠和公共安全推出了基于LoRa的私有網(wǎng)參考設(shè)計。

圖：LoRa在各重點物聯(lián)網(wǎng)垂直市場成功實現(xiàn)部署

截止目前，國內(nèi)已有超過3000家企業(yè)加入到LoRa產(chǎn)業(yè)鏈中。Semtech在深圳和上海設(shè)立了LoRa 解決方案開發(fā)中心，為市場提供深度的技術(shù)支持，推出基于LoRa的私有無線網(wǎng)絡(luò)解決方案，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)關(guān)和終端節(jié)點參考設(shè)計，支持LAN無線應(yīng)用。黃旭東強調(diào)，Semtech是通過新技術(shù)研發(fā)和生態(tài)伙伴的深度合作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用賦能，近年來的解決方案創(chuàng)新包括新型組網(wǎng)方案、基于LoRa Edge的定位和云服務(wù)等。

例如Semtech最近推出的FMS (Facilities Monitoring System) 組網(wǎng)方案，據(jù)Semtech中國區(qū)市場戰(zhàn)略總監(jiān)成曉林介紹，該方案是一個基于LoRa的自組網(wǎng)參考協(xié)議，其特點包括輕量級組網(wǎng)協(xié)議，低成本網(wǎng)關(guān)設(shè)計，支持單網(wǎng)關(guān)或多網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)，Network Server下沉到網(wǎng)關(guān)，干擾規(guī)避和頻率調(diào)整，支持半雙工和全雙工應(yīng)用，支持CSMA、LBT以及特有的頻率規(guī)劃等。

成曉林表示，F(xiàn)MS組網(wǎng)方案可擴展和裁剪性強，能適應(yīng)大、小應(yīng)用，由于具備快速處理告警能力，因而特別適合對告警響應(yīng)實時性要求較高的應(yīng)用，例如煙感/消防、安防及監(jiān)控、工業(yè)應(yīng)用相應(yīng)場景。該方案在2022年10月完成了1.0版本，緊接著在今年3月發(fā)布了升級后的2.0版本，客戶可以直接采用，也可以參考FMS來開發(fā)適合不同應(yīng)用需求的LoRa自組網(wǎng)協(xié)議。

此外，在基于LoRa Edge的定位和云服務(wù)上，Semtech和騰訊云進行了深度合作。據(jù)騰訊云物聯(lián)網(wǎng)資深架構(gòu)專家鄭冬冬介紹，騰訊云物聯(lián)網(wǎng)平臺已經(jīng)集成了 LoRa Edge位置服務(wù)，通過LoRa Edge系列產(chǎn)品的低成本和低功耗特性，結(jié)合GNSS和Wi-Fi實現(xiàn)室內(nèi)外融合定位。在騰訊云的一個內(nèi)蒙某牧場牛羊定位監(jiān)控項目中，采用基于LoRaWAN的自主網(wǎng)絡(luò)和3合1芯片 LR1110，實現(xiàn)了低通信流量成本和低硬件成本，其定位精度達5.6米。

星縱物聯(lián)也與Semtech基于LoRa開展了深入合作。該公司副總經(jīng)理鄭淵瑞表示，公司2017年開始進入物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)并推出了首款LoRaWAN的設(shè)備，2019年加入LoRa聯(lián)盟并大力推廣LoRa技術(shù)。據(jù)悉，在該公司一個加拿大校園空氣質(zhì)量監(jiān)測項目中，用47000臺室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測傳感器和2600臺基于LoRaWAN的基站網(wǎng)關(guān)，幫助魁北克省教育部在全省范圍內(nèi)搭建了教育系統(tǒng)的空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)。此項目的成功落地，不僅得到了魁北克省教育部的高度認可，也提高了星縱物聯(lián)在業(yè)界的知名度。

另一家LoRa生態(tài)合作伙伴利爾達基于LoRa的產(chǎn)品布局也已經(jīng)十分廣泛，包括網(wǎng)絡(luò)模組、標準模組和系統(tǒng)方案。該公司無線傳感網(wǎng)事業(yè)部張輝表示，基于LoRa的室內(nèi)人員定位系統(tǒng)，非常適用于高精度、中低頻次、低成本、易部署需求的場景，如工廠、園區(qū)、醫(yī)院等人員及資產(chǎn)定位、訪客管理、電子巡更等。而通過整合物聯(lián)網(wǎng)LPWAN通訊技術(shù)、IBEACON低功耗定位技術(shù)、UWB高精度定位技術(shù)，利爾達也推出了滿足不同場景，實現(xiàn)室內(nèi)定位簡單接入的方案，這些方案已被行業(yè)內(nèi)主流的定位解決方案提供商采用。

除了模塊和組網(wǎng)方案，芯片層面的產(chǎn)品開發(fā)和生態(tài)合作也是Semtech推動LoRa的核心動力。前不久，繼LoRa Edge LR1110/LR1120之后，該公司推出了最新的第三代LoRa Connect產(chǎn)品 LR1121。據(jù)Semtech中國區(qū)LoRa市場戰(zhàn)略總監(jiān)甘泉介紹，相較于LR1110側(cè)重于定位，LR1120的定位+連接，LR1121更側(cè)重于連接（ LoRa Connect），支持衛(wèi)星通信 S 頻段、Sub-GHz LoRa和2.4GHz LoRa。該器件與 LR11XX 的引腳兼容，兼容 LoRa Basics調(diào)制解調(diào)器軟件，包含LoRa收發(fā)器，具有芯片級加密以提高通信安全性。目前，MURATA的模塊 TYPE 2DT、JOHANSON IPDS（用兩個集成無源器件取代多個射頻無源）器件都已采用該芯片。

今年，Semtech攜手上海復(fù)旦微電子推出了MCU+SX126x參考設(shè)計，該參考設(shè)計采用了Semtech LoRa Core SX126x系列芯片以及復(fù)旦微電子的FM33LE0系列MCU產(chǎn)品，包含硬件參考設(shè)計以及基本的軟件參考代碼設(shè)計。成曉林表示，復(fù)旦微MCU的目標市場和LoRa非常吻合，包括消防、安防和工業(yè)等。目前已經(jīng)有不少客戶下載了該參考設(shè)計或要求評估板。

圖：FM33LE0系列MCU評估板

通過對標準、網(wǎng)絡(luò)方案和芯片層面的覆蓋，經(jīng)過十年的發(fā)展，LoRa已經(jīng)形成了成熟的生態(tài)。黃旭東相信，LoRa在中國擁有廣闊的發(fā)展機遇。第一，5G應(yīng)用揚帆行動計劃2021-2023，將助力LoRa的發(fā)展，例如CAT-1/5G + 基于LoRa的私有網(wǎng)參考設(shè)計。LoRa可以和蜂窩網(wǎng)絡(luò)互補，為客戶提供更加靈活的方案；第二， 碳中和的實現(xiàn)需要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐。例如，LoRa可以支持智慧樓宇傳感控制和太陽能風能發(fā)電等；第三，隨著新基建不斷數(shù)字化，有很多數(shù)據(jù)需要收集和傳輸?shù)皆贫耍?LoRa可以為其提供支持，例如電網(wǎng)監(jiān)測；第四，應(yīng)急安全管理也需要很多低功耗傳感器，這也是LoRa具備優(yōu)勢的場景；第五，智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工廠自動化，都需要工控和大量數(shù)據(jù)的傳輸，這些應(yīng)用場景都適合部署LoRa。