各类物联网连接技术正在加速布局各自网络,以在激烈的市场竞争中夺得版图。事实表明, IoT 万物互联的前景不仅仅是来自原来预期的机会领域,例如无线公用事业仪表和智能城市应用等,真正的变革性应用潜藏在极度碎片化、低功耗、超长电池寿命的应用场景中。业界预测到 2030 年,所使用的 800 亿个 IoT 设备中,将会有超过一半的设备是通过低功耗广域网(LPWAN)相连接,也正是如此,LPWAN 被认为将从根本上改变 IoT 的格局,通过深入到行业毛孔的广泛部署,使 IoT 的版图真正完整。

 

自组、安全、可控——LoRa 迅速产业化

 

在所有 LPWAN 技术中,LoRa 生态较为成熟。根据行业统计数据,截至 2020 年 7 月,全球已部署 80 多万个基于 LoRa 的网关,遍布 157 个国家和地区,基于 LoRa 的终端节点超过了 1.45 亿个。现有 LoRa 联盟会员约为 500 个,国内的小米、联想、阿里巴巴、腾讯、中兴、OPPO、vivo 都是其会员。

 

作为支撑整个产业的重要底层元器件,LoRa 芯片是产业链的起点和核心,而提供 LoRa 芯片核心专利的是正是 Semtech(升特半导体),一家老牌的模拟和混合信号半导体企业。2012 年,Semtech 收购了全球最早推出 LoRa 技术的法国公司 Cycleo,从此凭借 IP 授权的方式,在 LoRa 市场占据了重要地位。据了解,Semtech 将其 IP 授权给 ST 和翱捷科技,其他厂商如 Microchip、国民技术等则通过推出 SiP 级芯片或模组的方式,来满足物联网多样化的芯片需求,这也从根本上促进了 LoRa 芯片供应的多元化发展和生态构成的多样性。

 

Semtech 中国区销售副总裁黄旭东表示,LoRa 能够在物联网市场中始终稳健成长,并逐步向产业化、标准化的方向发展,主要得益于其自身特点——自组、安全、可控。LoRa 网络具有灵活性和便利性,能够根据需要规划和部署网络;根据现场环境、针对终端位置,部署网关和终端设备,且网络扩展较为简便;它同时可以实现独立组网,方便个人 / 企业 / 机构部署网络。

 

据介绍,LoRa 生态在国外主要是运营商使用的 LPWAN 技术 LoRaWAN,而国内 LoRa 的主要应用为私有网和专有网,被称之为“长 Wi-Fi”,使用方式和 Wi-Fi 相似。对比 Wi-Fi,LoRa 具有工作距离远、功耗低、传输速率低等特点。 


 
LoRa 网络示意图

 

争议中前行,2019 年后回暖

 

中国作为最大的物联网应用市场,承担了近半的 LoRa 节点部署数量。回顾 LoRa 进入国内市场五年左右的时间,虽然总体增速向好,但也算是在坎坷和争议中不断前进。经历了初期的市场接受阶段,伴随着我国物联网整体发展的加速,LoRa 在以智能表计为代表的垂直领域规模应用,开始飞速增长。

 

2019 年可以说是 LoRa 发展史上的关键节点,工信部发布的《中华人民共和国工业和信息化部公告 2019 年第 52 号》 (简称“52 号公告”),进一步规范了微功率短距离无线电发射设备的管理,对微功率设备生产、进口、销售和使用各方面进行了全面的规范。

 

52 号公告一经发布,业界讨论纷纷,有人认为是 LoRa 的墓志铭,有人则说这是等待已久的通行证。事实上呢?

 

LoRa 符合中国工信部 52 号公告的所有要求: 

 

        限在建筑楼宇、住宅小区及村庄等小范围内组网应用
        任意时刻限单个信道发射
        民用计量设备应具有防干扰功能
        避免干扰当地的广播电台和电视台
        符合发射功率限值和发射功率频谱密度限值
        单次发射持续时间不超过 1 秒
        占用带宽不大于 500kHz

 

基于这些判断,52 号公告其实是进一步规范了 LoRa 技术参数,明确了合法和违法的界定,有利于企业在合法范畴中开展业务。相当于从政策层面给了业界一个定心丸,对 LoRa 的长期发展提供了良好的大环境。

 

也正是 2019 年左右,LoRa 开始回暖。一方面是监管政策落地后,应用企业、方案商免去了后顾之忧,从一定程度上促进了落地应用。另一方面,室内场景、定位场景的等新兴领域,贡献了新的增长点。


为什么定位功能是 LoRa 的下一步大棋?

 

地理定位是发展势头最为迅猛的物联网应用之一。Market Insight Reports 报告称,2025 年,“带有地理定位功能的物联网”市场的规模预计将从现在的 400 亿美元增长至 740 亿美元。

 

为何物联网设备需要地理定位功能?

 

首先可以防丢失。据美国国家货运安全委员会(National Cargo Security Council)估算,每年货物丢失造成的全球财务损失超过 500 亿美元。从小范围来说,根据最近对 1000 名美国成年人的调查,美国人在一生中平均会丢失 5591 美元的财物。应对重要物品遭遇欺诈性盗窃和丢失的有效解决方案就是定位技术,该技术能记录并跟踪资产,因而已在全球得到广泛使用。

 

此外,还可以进行基于物联网的资产跟踪和管理。运输、物流、医疗保健以及餐饮服务等众多行业,都选择使用基于地理定位的资产管理解决方案来替代私有的传统系统,以此定位、跟踪并监控实体资产,例如设备、产品、车辆和人员。

 

通过采用联网解决方案,企业可使用基于物联网的资产管理解决方案来替代效率低下且任务繁重的人工管理流程。配备地理定位功能的设备可助力优化资产管理操作流程,查询资产是静止或移动状态,还能提供多种新功能,如货物防丢失和防范损坏等。每台设备中配备的地理定位功能可大幅降低总拥有成本(TCO),十分适用于需要部署传感器和追踪器的企业、智能建筑、校园、智慧城市。

 

不过,在必要性和种种好处面前,挑战仍然存在:为每一台联网设备都搭载地理定位功能,传统上需要依靠 GPS 来实现,但它成本高昂,同时运行功耗也较高,并且在部署安装时,人工注册流程容易导致失误。

 

Semtech 方面认为,基于 LoRa 的物联网解决方案能够这些难题。今年 6 月,Semtech 推出全新 LoRa Edge 产品系列,以期对用于资产管理的物联网器件带来变革。它能够让地理定位技术成为任何类型的联网设备都能够提供的本地服务,并且能自动提供地图上的位置;同时,能让电池续航时间超过现有蜂窝网络解决方案的 10 倍,并且仅在用户需要时才付费使用地理定位服务。

 

LoRa Edge 是一个基于 LoRa 的低功耗平台,可以软件设置定义。该产品系列的第一款产品是一套地理定位解决方案,其特色是低功耗 Wi-Fi 和 GNSS 扫描功能,结合简单易用且经济高效的 LoRa Cloud 地理定位以及设备管理服务,可显著降低采用物联网来定位和监测资产的成本和复杂性。

 

LoRa Edge 的第一款芯片组是 LR1110,它集成了 LoRa 收发器、WiFi 被动扫描功能、GPS/ 北斗卫星导航信号扫描功能,能够配合云服务实现定位功能。据 Semtech 中国区业务拓展总监甘泉介绍,该芯片产品主要具有三大优势:一是它作为一款高集成度芯片组,能适用于各种室内外应用;二是其设备到云的定位架构能降低功耗,相比现有解决方案功耗降低了 10 倍;三是它可为设备到云的安全提供端到端支持,无需采用外部安全元件。

 

LoRa 正在积极发力室内场景应用,这也将成为它最值得期待的市场。

 

至于 NB-IoT 是否会对 LoRa 的发展带来冲击?黄旭东表示,两种技术各有适合的应用场景,LoRa 作为私域频谱技术,有值得被推广的理由。LoRa 在中国市场的芯片销售数量一直保持稳健增长。而凭借地理定位功能,LoRa 被寄望于在物联网新阶段拿下大规模批量部署版图。

 

对于极度碎片化的物联网应用,也许并不存在“最好的技术”,而是需要找到“最适合的技术”。LoRa 能否摆脱“表计无线技术”这个单一的标签,走进更为广阔的应用蓝海?室内定位场景的发展是关键。一旦在消费、工业级应用场景中形成庞大的应用网络,LoRa 的下一个爆发点是不是只是时间问题?