LoRa：賦能智慧城市中的物聯(lián)網轉型

　　如今處于物聯(lián)網時代，隨著物聯(lián)網的快速發(fā)展，無線通信技術也得以邁步發(fā)展，在物聯(lián)網網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，低功耗廣域網絡)技術。

　　其中，LoRaWAN 以其獨特的靈活性脫穎而出，得到物聯(lián)網界的認可。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制技術，采用線性調制擴頻的方式，能顯著提高接收靈敏度，實現(xiàn)了比其它調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)網轉型。

　　LoRa：易于建設和部署的低功耗廣域物聯(lián)技術

　　LoRa 的名字是遠距離無線電(Long Range Radio)，作為一種線性調頻擴頻的調制技術，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，包括用于網關和終端上不同款的 LoRa 芯片，開啟了 LoRa 芯片產品化之路。

　　不過，僅僅一個基于 LoRa 調制技術的收發(fā)芯片還遠不足以撬動廣闊的物聯(lián)網市場，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標準體系，從而形成廣泛的產業(yè)生態(tài)。

　　推動這一生態(tài)的相關技術標準、產品設計、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)范進行產品開發(fā)和網絡部署。

　　相較于大多數(shù)的網絡采用網狀拓樸，易于不斷擴張網絡規(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 組網方式)，網關星狀連接終端節(jié)點，但終端節(jié)點并不綁定唯一網關，相反，終端節(jié)點的上行數(shù)據(jù)可發(fā)送給多個網關。理論上來說，用戶可以通過 Mesh、點對點或者星形的網絡協(xié)議和架構實現(xiàn)靈活組網。

　　LoRa 網絡構架

　　LoRa 主要在全球免費頻段運行(即非授權頻段)，包括 433、868、915MHz 等。LoRa 網絡構架由終端節(jié)點、網關、網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，一個網關便可控制較多設備，并且布網方式較為靈活，可大幅度降低建設成本。

　　LoRa 因其功耗低，傳輸距離遠，組網靈活等諸多特性與物聯(lián)網碎片化、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 2-5Km，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。 調制方式：基于擴頻技術，線性調制擴頻(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，國內首批企業(yè)開始研發(fā) LoRa 相關產品，至今經過 5 年的時間，LoRa 已經從一個小范圍使用的小無線技術成長為物聯(lián)網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 “限單頻點使用，不能用于組網應用”。一封針對 LoRa 組網應用的征求意見稿受到行業(yè)人士的廣泛關注，使得 LoRa 網絡在國內的發(fā)展一度面臨困境。

　　最終，在產業(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，而是表示可以做局域網，對具體應用也解除了限制，從而解決了 LoRa 在國內發(fā)展的不確定性問題。另一方面，隨著幾大互聯(lián)網巨頭騰訊、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)網和產業(yè)互聯(lián)網領域的地位。阿里和騰訊兩大互聯(lián)網巨頭將 LoRa 作為其物聯(lián)網布局的重要入口，主推的 LinkWAN 平臺和 TTN 平臺對于產業(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，國內已有上千家企業(yè)參與到 LoRa 產業(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)網企業(yè)共同參與的格局。國內提供給 LoRa 發(fā)展的產業(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 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 芯片是支持整個產業(yè)的重要底層元器件，但整個產業(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形成。LoRa 相關產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。