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LoRa一詞取自英文的LongRange兩個(gè)單詞的首字母Lo和Ra,代表遠(yuǎn)距離的意思。LoRa原本為一種線性調(diào)頻擴(kuò)頻的物理層調(diào)制技術(shù),最早由法國(guó)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(gòu)了這家公司,將這一調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)到芯片中,并取名“LoRa”。Semtech公司基于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(guò),僅有基于LoRa調(diào)制技術(shù)的芯片還遠(yuǎn)不足以撬動(dòng)廣闊的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng),在此后的發(fā)展歷程中,Semtech為促進(jìn)其他公司共同參與到LoRa生態(tài)中,于2015年3月聯(lián)合Actility、Cisco和IBM等多家廠商共同發(fā)起創(chuàng)立LoRa聯(lián)盟,并推出不斷迭代的LoRaWAN規(guī)范,催生出一個(gè)由全球近千家廠商支持的廣域組網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系,從而形成廣泛的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。圖1-1所示為L(zhǎng)oRa聯(lián)盟現(xiàn)狀。
與這一生態(tài)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、應(yīng)用案例都是由多個(gè)廠商共同參與推動(dòng)的,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(gè)公司所有,比如LoRaWAN規(guī)范是一個(gè)全球多個(gè)廠商共同參與的開放標(biāo)準(zhǔn),任何組織或個(gè)人都可以根據(jù)這一規(guī)范進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)和網(wǎng)絡(luò)部署。
圖1-1LoRa聯(lián)盟介紹
1.1.1 LoRa技術(shù)與現(xiàn)狀 1.LoRa技術(shù)概述LoRa常采用星狀網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)關(guān)以星狀連接終端節(jié)點(diǎn),但終端節(jié)點(diǎn)并不綁定唯一網(wǎng)關(guān),相反,終端節(jié)點(diǎn)的上行數(shù)據(jù)可發(fā)送給多個(gè)網(wǎng)關(guān)。理論上來(lái)說(shuō),用戶可以通過(guò)Mesh、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或者星狀的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和架構(gòu)實(shí)現(xiàn)靈活組網(wǎng)。
LoRa主要在全球免費(fèi)頻段運(yùn)行(即非授權(quán)頻段),包括433MHz、470MHz、868MHz、915MHz等。LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架由終端節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器四部分組成,應(yīng)用數(shù)據(jù)可雙向傳輸。
LoRa是創(chuàng)建長(zhǎng)距離通信連接的物理層無(wú)線調(diào)制技術(shù),屬于線性調(diào)制擴(kuò)頻技術(shù)(ChirpSpreadSpectrum,CSS)的一種,也叫寬帶線性調(diào)頻(ChirpModulation)技術(shù)。相較于傳統(tǒng)的FSK(Frequency-shiftKeying,頻移鍵控)技術(shù)以及其他穩(wěn)定性和安全性不足的短距離射頻技術(shù),LoRa在保持低功耗的同時(shí)極大地增加了通信范圍,且CSS 技術(shù)數(shù)十年已經(jīng)廣受軍事和空間通信所采用,具有傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。
此外,LoRa技術(shù)不需要建設(shè)基站,一個(gè)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(yuǎn)、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(jì)、智慧農(nóng)業(yè)、智能物流等多個(gè)垂直行業(yè),前景廣闊。LoRa基本技術(shù)指標(biāo)如下:
• 傳輸距離:城鎮(zhèn)可達(dá)5km,郊區(qū)可達(dá)15km。
• 工作頻率:ISM頻段包括433MHz、470MHz、868MHz、915MHz等。
• 標(biāo)準(zhǔn):IEEE802.15.4g、LoRaWAN。
• 調(diào)制方式:基于擴(kuò)頻技術(shù),CSS的一個(gè)變種,具有前向糾錯(cuò)(ForwardErrorCorrection,F(xiàn)EC)能力,屬于Semtech公司私有專利技術(shù)。
• 容量:一個(gè)LoRa網(wǎng)關(guān)可以連接成千上萬(wàn)個(gè)LoRa節(jié)點(diǎn)。
• 電池壽命:長(zhǎng)達(dá)10年。
• 安全:AES128位加密。
• 傳輸速率:18b/s~62.5kb/s。
2.LoRa市場(chǎng)發(fā)展與現(xiàn)狀概述大約從2014年起,國(guó)內(nèi)首批企業(yè)開始研發(fā)基于LoRa的相關(guān)產(chǎn)品。截至2019年,LoRa已經(jīng)從一個(gè)小范圍使用的小無(wú)線技術(shù)成長(zhǎng)為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域無(wú)人不曉的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。
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(gè)切入點(diǎn)來(lái)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(tái)和TTN平臺(tái)對(duì)于產(chǎn)業(yè)鏈上下游的帶動(dòng)作用非常明
顯。另外,中國(guó)鐵塔、中國(guó)聯(lián)通以及中國(guó)廣電等也開始針對(duì)LoRa產(chǎn)業(yè)進(jìn)行布局,進(jìn)一步促進(jìn)其在各行業(yè)應(yīng)用的落地。
從目前的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)看,國(guó)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(guó)內(nèi)提供給LoRa發(fā)展的產(chǎn)業(yè)大環(huán)境不斷轉(zhuǎn)好,LoRa聯(lián)盟自身力量也在不斷壯大。據(jù)資料顯示,2019年國(guó)內(nèi)LoRa芯片出貨量已超過(guò)3000萬(wàn)
片,且按照年化50%的增速發(fā)展。