關(guān)于LoRa，你了解多少？

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(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(wěn)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的一個子集，屬于物理層的一種調(diào)制技術(shù)，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(shù)之一，正在賦能智慧城市中的物聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型。

LoRa：易于建設(shè)和部署的低功耗廣域物聯(lián)技術(shù)

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(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(diào)制技術(shù)封裝到芯片中，基于LoRa技術(shù)開發(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(shù)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(guān)技術(shù)標準、產(chǎn)品設(shè)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(guān)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(luò)部署。

相較于大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)采用網(wǎng)狀拓樸，易于不斷擴張網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，但缺點在于使用各種不相關(guān)的節(jié)點轉(zhuǎn)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(guān)星狀連接終端節(jié)點，但終端節(jié)點并不綁定唯一網(wǎng)關(guān)，相反，終端節(jié)點的上行數(shù)據(jù)可發(fā)送給多個網(wǎng)關(guān)。理論上來說，用戶可以通過Mesh、點對點或者星形的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和架構(gòu)實現(xiàn)靈活組網(wǎng)。

LoRa網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

LoRa主要在全球免費頻段運行（即非授權(quán)頻段），包括433、868、915MHz等。LoRa網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架由終端節(jié)點、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)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(shù)以及穩(wěn)定性和安全性不足的短距離射頻技術(shù)，LoRa基于CSS調(diào)制技術(shù)（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(shù)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(shù)不需要建設(shè)基站，一個網(wǎng)關(guān)便可控制較多設(shè)備，并且布網(wǎng)方式較為靈活，可大幅度降低建設(shè)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(jié)：

傳輸距離：城鎮(zhèn)可達2-5Km，郊區(qū)可達15Km。

工作頻率：ISM頻段包括433、868、915MH等。

標準：IEEE 802.15.4g。

調(diào)制方式：基于擴頻技術(shù)，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(shù)。

容量：一個LoRa網(wǎng)關(guān)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(guān)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(shù)成長為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)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(shè)備技術(shù)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(shè)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(guān)注，使得LoRa網(wǎng)絡(luò)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(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(jié)構(gòu)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(shù)是中立的，選擇何種技術(shù)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(jié)構(gòu)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(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(lǐng)域也有了大量落地的行業(yè)應用。