lora物联网产品 局域网基因的LoRa技术

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(资料图)

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被阿里“拐进”广域网领域的LoRa

2017年，阿里巴巴想要进入工业物联网领域，只有云还不够，为了争夺对于LPWAN的产业话语权，准备和运营商干一架，但苦于手里没有可连接的东西，国家是不可能单独为他来授权一个频段的。

于是，阿里巴巴先是作价12.233亿元从赔款困顿中的中兴通讯手里买来中兴软创43.66%的股权，成为中兴软创的实际控制人。据了解，中兴软创曾为全球70个国家的145家运营商提供技术支持服务，帮助它们构建和完善自己的业务支持系统（BSS）和运营支持系统（OSS），也是国内三家运营商BSS/OSS的核心供应商。这意味着，在接手中兴软创之后，阿里巴巴将拥有初具规模的电信运营商渠道与能力。

紧接着，阿里巴巴又联手美国的一家无线通信公司Semtech来做一个协议，因为这家公司以LoRa技术著称，该技术工作在非授权频段，布局起来相对自由。

在这之前，LoRaWAN的战场主要以局域网或城域网为主，没有全球性互通的网络，很难实现漫游，大规模的核心网供应商都是与运营商合作，提供服务。而阿里巴巴的需求是做涵盖室内小场景的广域物联网，场景要求实现压秒级的响应，数据还必须可在本地流转，无需上云，实现设备间的相互通信，漫游需求也较高，这与传统的LoRaWAN协议中的NS和AS数据处理机制以及唤醒机制等都存在违背之处。

于是，Semtech决定联合阿里巴巴LinkWAN团队定制一种基于LoRa技术的全新协议——D2D，实现设备与设备间的通信。

LoRa迎来市场第二春

阿里巴巴旗下阿里云号称要在2023年前连接100亿台设备。说干就干，阿里巴巴与中国铁塔合作，在杭州和宁波持续建了几千个基站准备商用，基站挂在铁塔一半高的位置。有消息称，阿里巴巴在自有的业务中，分别用4个LoRa微型网关和4个基站完成了20万平方米菜鸟园区的LPWAN网络建设。腾讯见状，也在深圳建了1000个不到点的基站，覆盖南山区，宣称要为城市、金融、医疗、零售和工业等提供智慧解决方案。

在这样的大背景下，LoRa迎来市场第二春。知乎上一位名叫shoko camel的参与过阿里LINKWAN早期试点项目的工程师的说法也印证了这一点，他说：“16年以前物联网领域LoRa很火，之后NB-IoT很火，18开始LoRa又重新被人重视，个人感受很真切。”同时在他看来，CLAA/LINKWAN同台竞争，还是LoRaWAN标准更符合物联网各个领域的大小开发者的开发习惯。

为什么说LoRa具有局域网基因？

在讲这个问题前，我们来了解一下LoRa技术的部分基本技术指标。首先，LoRa采用扩频技术，工作在非授权频段，ISM频段包括433MHz、470MHz、868MHz、915 MHz等，一个LoRa网关可以连接成千上万个LoRa节点，传输速率18b/s~62.5kb/s。

重点来了，433MHz、470MHz、868MHz、915 MHz这些频段是非授权的，非授权意味着免费，也意味着字面上的“人人可用”，信道就会变得异常拥挤，欧洲的868MHz、美国的915 MHz尚有国家级规范。但在中国是另外一种情况，470-510 MHz这40MHz的带宽原来是授权给广电用的，但广电一直不那么强势，没有主动收回来，所以工信部就出了很多文件，通俗地讲就是：“你可以用这个频段，但我不保证信道干净，不保证你不受影响。”言外之意：“你受影响是应该的，但你不能去影响别人。”

因此，为了防止乱象，不给广播、卫星监控等造成大量的干扰，继2017年发布征求意见稿后，2019年工信部发布公告《微功率短距离无线电发射设备管理要求》，在该公告中将LoRa正式归为微功率短距离的第四部分民用计量仪表，限制LoRa只能在建筑楼宇、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，且必须具备“发射前搜寻”等干扰规避功能，不能被用户关闭或者调整。若使用频率与当地声音、电视广播电台频率相同时，不得在当地使用；若对当地声音、电视广播接收产生干扰，应立即停止使用，待消除干扰或调整到无干扰频率后方可重新使用。

此外，该公告还规定了LoRa在中国的使用频率范围是470~510MHz，发射功率限定在50mW，单次发射持续时间不得超过1s，并对发射功率谱密度限值、占用带宽和频率容限等作出了规定。

综上，LoRa不论是从漫游问题、发射功率还是持续发射时间的角度出发，都是不具备广域网条件的，而工信部的这份公告也正式判定LoRa是一种具有局域网基因的技术。

局域网基因下，LoRa为何能传得远？

LoRa带着局域网的基因能传得远，是因为其接收灵敏度很高，能做到-140dBm，而像普通的局域网技术，例如蓝牙的接收灵敏度通常只有-95dBm，这一进一出相差45dB。传统蓝牙设备的最大发射功率分3个等级：Class1为100mW(20dBm)，Class2为2.5mW(4dBm)，Class3为1mW(0dBm)，而LoRa网关和节点调整的最大功率分别为27dBm和22dBm。排除实际环境干扰，以多出40dB的链路预算为例，蓝牙的发射功率需要是LoRa的10000倍，才能和LoRa达到相同的传输距离。因此对于长距离接收，LoRa有独霸江湖的利器。

具体实现方面，磐启微电子的创始人及CEO李宝骐表示：“在给定的发射功率下，要提高LoRa的传输距离，只能提高接收灵敏度，通过射频的噪声系数，降低NF，可以提高灵敏度，减小通信带宽，以及解调信号与噪声比，优化SNR来提高灵敏度。”他高度赞扬了Semtech的多项技术专利，正是这些技术专利的贡献，才有了LoRa传得远的可能。

为什么要引用他的话，因为磐启微电子是国内唯一拥有全自主研发的Chirp-IOT技术的一家本土公司，作为公司技术主力，李宝骐对这些技术了熟于心；从市场的层面来讲，磐启微和Semtech是竞争对手，但他们的业务面向会有所不同。

值得一提的是，关于LoRa技术的研发难度，阿里巴巴一开始也对Semtech产生过怀疑，阿里巴巴的总裁曾想绕过Semtech的专利来做，后来还找专利律师进行过评估，花费了半年多时间，结果发现真的很难绕开，于是对Semtech的技术变得很认。

LoRa只是解决了距离问题，和NB-IoT并非竞争关系

从技术生态的角度来看，LoRa和NB-IoT技术相差很远，LoRa是一种物理层的调制技术，可将其用于不同的协议中，比如LoRaWAN协议、CLAA网络协议、LoRa私有网络协议和LoRa数据透传等。而NB-IoT是一种成熟的广域网协议，2016年6月获得3GPP通过，2020年7月被接受为ITU IMT-2020 5G技术标准，从此NB-IoT被纳入全球5G标准。

从应用生态的角度来看，LoRa和NB-IoT的应用方向也不一样，需要强漫游的地方只能选用蜂窝物联网（基站多，运行稳定），需要高速移动的地方LoRa会更适合，当然蜂窝技术中的eMTC可以弥补NB-IoT高速移动的缺陷，但此处仅对前两者进行对比。

此外，工作在ISM频段的LoRa因为支持企业自建、产业链更成熟、更灵活的组网方式等原因，可以很好的弥补NB-IoT的不足，尤其是在智能楼宇、智慧园区、智慧港口这类用户不希望数据经过运营商的环境中，以及像环境监测、畜牧养殖、矿井监测等偏远或者环境恶劣等NB-IoT覆盖不足的场景。

因此，LoRa只是解决了距离问题，和NB-IoT并非竞争关系，两者既有交叠，有各自拥有独门特色，在市场中相辅相成。根据IoT Analytics的预测，2017- 2023年间，低功耗广域网络连接数年复合增长率将达到109%，到2023年低功耗广域网络连接数总数超过11亿，用户在此类连接上的支出超过47亿美元。2018年，NB-IoT和LoRa已经占据了低功耗广域网络70%的市场份额，这一比例还在持续增长，到2023年会达到85%。

此外，2016年到2018年间，LoRa处于暂时领先地位，不过由于全球主流运营商的支持，NB-IoT这几年得到了飞速发展。根据数据统计显示，截至2021年4月，全球已经有71个国家投资建设了129张移动物联网，其中NB-IoT网络达到93张。

本文就为大家讲解到这里，希望对大家有所帮助。