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低調的LoRa將迎來“春天”?

2018-11-15

近日,中國移動發布了500萬片NB-IoT單模模組采購招標公告。備受運營商和華爲等大廠的青睐,NB-IoT技術的發展可謂如火如荼。而阿裏、騰訊、Google等互聯網廠商卻押寶LoRa。阿裏還發出口號:“現在,每個家庭都有WiFi,將來,每個企業都將有LoRa。”我們一定會問,LoRa究竟前景如何?

何謂LoRa?

物聯網應用中的無線技術,有運營商廣域網的GPRS、3G、4G等,還有局域網短距離的ZigBee、Wi-Fi、藍牙。雖然這些無線技術本身已經成熟,但是在長距離和低功耗兩者之間只能二選一。LPWA(低功耗廣域網)在這個背景下應運而生,專爲遠距離、低帶寬、低功耗、大量連接的物聯網應用而設計。

LPWA包括LoRa、Sigfox和NB-IoT等,其中 LoRa 从 2013 年开始进入中国,LoRa芯片在中国的出货量也与日俱增。

LoRa(Long Range的简称)应对不同的使用目的,可以分为3种,分别是Class A,基本定时传输用,强调省电;Class B,除基本传输功能外,增加触发性传输能力;Class C,提供持续传输功能。

針對物聯網應用,LoRa具備三大特點:

1.最遠15公裏的傳輸距離。

2.低功耗,一顆鈕扣電池可以讓感測節點運作1年。

3.低成本,免牌照的頻段、基礎設施以及節點或終端的低成本讓網絡建設運維較爲容易。


LoRa較量NB-IoT

在低功耗廣域技術中,與NB-IoT齊頭並進的就是LoRa,因此這兩項技術常常被拿來比較。LoRa與NB-IoT其實各有利弊,並沒有明顯特征表明誰優誰劣。從現階段來看,強調統一標准、超高可靠性的NB-IoT技術,與追求個性化布設、滿足場景化需求的LoRa技術,具有互補性。

1.頻譜

LoRa物联网技术在非授权频谱上工作。因此,由LoRaWAN(LoRa联盟推动的低功耗广域网协议)支持的应用程序成本较低。与LoRa的异步协议不同,NB-IoT 服务是同步的,并使用授权频段。

2.網絡

NB-IoT與LoRa遠程覆蓋能力都不錯,NB-IoT更優,其覆蓋範圍可延長至18-21公裏,高于LoRa提供的12-15公裏覆蓋範圍。不過,由于LoRa不依賴蜂窩數據或WiFi,其覆蓋範圍在所有地區都保持相對穩定。

3.電池

电池方面LoRa表现更好。由于NB-IoT在蜂窝授权频谱上工作,设备必须定时进行网络同步,相应会消耗电量。而基于ALOHA 的LoRa架构中不需要这样的网络同步。在LoRa 的异步频段中,终端应用程序精确决定设备的“休眠”时间,因此电池电量可以轻松保存。NB-IoT 的线性发射器需要的“峰值电流”比采用非线性调制的 LoRa多几个数量级,对电池施加额外压力。

4.速率

在這方面,NB-IoT或許可以將LoRa甩在後邊,其窄帶設置中的平均數據速率爲200Kbps,大約是LoRa工具運行的數據速率的20倍。NB-IoT的較高數據速率使其成爲需要更快速數據吞吐量應用程序的理想選擇。

5.成本

LPWAN协议无论多强大都需要考虑其低成本,否则它们不能是可行的物联网解決方案。LoRa协议在这方面有优势,LoRa协议模块的总体成本在50元-70元左右,约为 NB-IoT 等蜂窝 LTE 模块价格的一半。NB-IoT网络的复杂性越高,授权频段的费用就更高,也提高了 NB-IoT 的总成本。

6.模式

從商業模式上來看,NB-IoT屬于運營商建網,業務方不需要自己來考慮基站的部署,但網絡質量、安全都是不可控的風險,且企業自身的增值也會受到一定阻礙。LoRa,屬于企業自建網絡,基站需自己部署,後續需自己運維、優化等,覆蓋的點位、網絡質量及安全等維度都要自己負責。

LoRa生態系統逐漸擴大

去年,工信部發布了《微功率短距離無線電發射設備技術要求(征求意見稿)》,一時間使得LoRa的商用前景變得不夠明朗。然而,LoRa沒有就此銷聲匿迹,阿裏、騰訊、中國聯通、廣電集團和Google等衆多企業相繼加入了LoRa陣營,産業生態不斷壯大。

1、3月28日,阿裏高調宣布:“全面進軍物聯網”,在杭州部署基于LoRa技術的物聯網平台。

2、如7月31日,LoRa聯盟與騰訊聯合宣布,騰訊已在最高層面加入了LoRa聯盟。

3、8月17日,中國鐵塔與阿裏簽署戰略合作,爲阿裏巴巴的物聯網建設提供站址資源。

4、9月1日,中國聯通物聯網公司、中興克拉、Semtech三方共同發布聯通“LoRa連接管理平台”。

5、9月19日,阿裏雲物聯網戰略再次提速,在杭州雲棲大會上正式啓動“達爾文計劃”,宣告全面推動LoRa覆蓋與普及。

自今年3月起,由于看好在非授权频谱的广域网前景,阿里实行一系列举措推进LoRa在我国的拓展。腾讯也宣布将在深圳与当地合作伙伴共同建立一个LoRaWAN网络,为各种物联网应用和终端用户,提供从设备、边缘到云端的LoRaWAN一体化解決方案。

衆所周知,國內三大運營商對于NB-IoT技術青睐有加,並且投入巨大。除了中國移動,中國聯通在此前也啓動了規模高達300萬只的NB-IoT模組招標。雖然,中國聯通已重金投入NB-IoT,但考慮到成本方面問題,或成局限。NB-IoT模組,去年電信的集采價格是66元,今年聯通限價到35元,短期內進一步拉低成本的空間有限。

相比之下,LoRa全産業鏈具有成本優勢,在前期有利于政企客戶低成本靈活部署。而這也是聯通切入LoRa市場的一個重要原因,它可利用自身的物聯網平台優勢和渠道資源,與合作夥伴一起探索新的商業機會。

对于整个产业链的核心,LoRa芯片技术也已成熟。目前,美国Semtech公司是LoRa芯片的核心供应商,掌握着LoRa底层技术的核心专利。而Semtech的客户主要有两种,一是获得Semtech LoRa芯片IP授权的半导体公司;二是直接采用Semtech芯片做SIP级芯片的厂商,包括微芯科技(Microchip)等。

目前,LoRaWAN標准已建立起“LoRa芯片-模組-傳感器-基站或網關-網絡服務-應用服務”的完整生態鏈。

LoRa應用不斷擴展

LoRa技术因为其低功耗、深度覆盖、容易部署等优势使得其适用于要求功耗低、距离远、大量连接以及定位跟踪等物联网应用,如智能抄表、智慧停車、车辆追踪、宠物跟踪、智慧農業、智慧工業、智慧城市、智慧社区等应用和领域。

智慧停車

LoRa技術因其靈活部署的特點可以節省大量施工成本,同時一個LoRa網關可管理數百個車位的LoRa傳感器,實時監控車位使用情況。

物流追蹤

追踪或者定位市场的一个重要的需求就是终端的电池使用寿命。物流追蹤可以作为混合型部署的实际案例。物流企业可以根据定位的需要在场所部网,LoRa可以提供这样的便捷部署方案。

智慧水務

在水表上面安裝相應的LoRa模組,可以節省人力成本的同時,以更加精細和動態的方式管理水務系統的整個生産、管理和服務流程,從而達到“智慧”的狀態。

智慧農業

對農業來說,低功耗低成本的傳感器是迫切需要的。溫度、濕度、鹽堿度等傳感器的應用對于農業提高産量、減少水資源的消耗等有重要的意義。這些傳感器需要定期地上傳數據,而且很多偏遠的農場或者耕地並沒有覆蓋蜂窩網絡,更不用說4G/LTE了,而LoRa十分適用于這樣的場景。

除了這些應用場景,LoRa技術被部署到衆多領域,同時還有更多的應用正在被挖掘。

LoRa先治“芯”病

芯片是LoRa的痛,相比NB-IoT芯片的開放狀態,LoRa芯片基本被一家壟斷。芯片是一個産業的基礎和內核,若芯片受制于人,使得一個技術的發展將不被自己掌控,整個産業的主動權都將不在自己手中。

LoRa芯片最早由美國Semtech推出,Semtech是一家IC設計公司,LoRa芯片核心IP由Semtech壟斷,其采用通過委托晶圓代工和封裝測試的商業模式。因此國內業界普遍擔心,這種單一供應商模式存在斷貨風險,尤其是在貿易戰的大背景之下

不过,9月20日,阿里云IoT与Semtech正式签署了LoRa IP授权协议,并联合ASR发布了国内首款LoRa系统芯片ASR6501。

阿里获得LoRa IP授权后,意味着可以基于LoRa IP进行芯片开发,自己或找代工企业生产LoRa芯片。此举使得未来基于IP的LoRa芯片越来越多,从而在国内开启LoRa芯片更多供应商的格局。无法掌握LoRa主动权的担忧将会缓解。


结 语
      相比于NB-IoT在我国的发展,LoRa的发展似乎显得比较低调。但无论是LoRa庞大的生态系统,还是其广泛的应用场景,LoRa的发展潜力都有目共睹。虽然NB-IoT势头强劲,但在未来广阔的物联网蓝海中,LoRa必有一席之地。



本文轉自“全球物聯網觀察”微信公衆號

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