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眾所周知，LoRa技術是Semtech公司的專利技術，而Semtech公司是一家60年的老牌半導體公司，具有豐富的半導體開發(fā)和生態(tài)發(fā)展經驗。為了LoRa的生態(tài)發(fā)展，Semtech公司開發(fā)了全系列的LoRa芯片，并將這些芯片通過直銷或知識產權授權的方式推廣到市場上，所以現在市場上的所有LoRa芯片都是源于Semtech。
芯片是LoRa無線網技術的根本，是一個行業(yè)能否發(fā)展壯大的基礎，在前面的章節(jié)中我們知道經過5年多的發(fā)展，LoRa芯片已經累計出貨超過1億顆。那么，LoRa的核心芯片到底有多少種類？它們分別有什么特點？未來的LoRa芯片的發(fā)展趨勢是什么？本章會針對這些問題展開講述。
一、LoRa芯片的分類LoRa的芯片分為兩大類：一類是LoRa射頻收發(fā)芯片，我們稱其為transceiver，也叫節(jié)點芯片或終端芯片；另一類是LoRa網關芯片，我們稱其為gateway，有時也叫基站芯片。
LoRa射頻收發(fā)芯片是一顆簡單的小型單芯片，具有LoRa所有的物理層和控制命令，現在市場上所有的LoRa終端都是基于這類芯片實現的。LoRa射頻收發(fā)芯片可以用來制作簡單應用的網關，比如單通道或者雙通道網關。智能家居和一些簡單的抄表應用中經常使用這類節(jié)點芯片來實現網關的功能。
LoRa網關芯片是為LoRaWAN協議定制的專用網關芯片，該芯片處理能力強大。這里用Wi-Fi作類比：手機或者筆記本計算機里面的Wi-Fi模塊芯片對應于LoRa的節(jié)點芯片，而工業(yè)級的Wi-FiAP里面的Wi-Fi模塊芯片對應于LoRa的網關芯片。手機Wi-Fi在多數情況下只能作為Wi-Fi終端使用，有需要的時候手機Wi-Fi還能作為一個小型路由器Wi-Fi熱點，這點與LoRa節(jié)點芯片非常類似。LoRa節(jié)點多數情況下是作為LoRa終端使用，有需要時可以作為網關使用，這是因為這顆LoRa節(jié)點芯片內部具有完整的LoRa通信功能。工業(yè)級的Wi-FiAP要求就非常高了，不僅要更大的吞吐量，還要保證通信距離和通信穩(wěn)定性，手機和計算機中普通的Wi-Fi模塊芯片無法滿足這個需求，需要專用芯片來支持。同理，LoRaWAN網絡需要更大的區(qū)域覆蓋、更高的吞吐量和更快的計算能力，就需要一款專用的LoRa網關芯片。
LoRa網關芯片的早期設計目標是成為運營商基站的物聯網核心芯片，相當于運營商4G或者5G基站內的核心基帶芯片。由于網關芯片性價比很高，很快得到市場認可，并逐步推廣到非運營商網絡領域。尤其在中國，幾乎所有的網關芯片都應用于私有LoRaWAN網絡中。
由于LoRa在各國工作頻率不同，應用需求不同以及芯片的研發(fā)迭代，LoRa芯片種類有很多。網關芯片型號如表4-1所示。由于LoRaWAN網關功能復雜，網關的核心芯片由兩類芯片組成，分別是數字基帶芯片（DigitalBased-BandIC）和模擬前端芯片（AnalogFront-EndIC），運營商的4G、5G基站內部的核心芯片也是同樣的架構。第一代的LoRaWAN數字基帶芯片為SX1301和SX1308，它們 負責LoRaWAN網關的多路數字信號的調制解調，SX1301主要應用于 室外網關，SX1308應用于室內網關。一個LoRaWAN網關除了需要數 字信號調制解調外還必須搭配射頻前端芯片才能工作。由于市場上的網
關射頻前端芯片多為運營商基站專業(yè)芯片價格很高（約100美元）不利于LoRa物聯網的發(fā)展，Semtech公司開發(fā)了配套的網關射頻前端芯片SX125X系列。有一些高性能要求的LoRaWAN基站供應商，為了保證更好的性能會選擇ADI公司的高端基站射頻前端芯片。由于全球各地的LoRa工作頻率不同，為了滿足各地的頻率要求，射頻前端芯片根據不同工作頻率劃分為：SX1258工作在779～787MHz；SX1257工作在862～1020MHz；SX1255工作在400～510MHz。中國的LoRaWAN 網關射頻前端芯片選擇使用SX1255。
表4-1 LoRa網關芯片型號表
2019年Semtech公司推出了第二代的LoRaWAN網關芯片，包括數字基帶芯片SX1302和射頻前端芯片SX1250。它們使用了更先進的工藝，實現了較高的性價比。
表4-2所示為LoRa的終端節(jié)點芯片，根據頻段差異分為Sub-1GHz和2.4GHzISM兩大類，第一類是傳統(tǒng)意義上一直提及的LPWAN應用（LPWAN標準中設備都工作在1GHz之內的頻段）的LoRa節(jié)點芯片，也是可以跟LoRaWAN網關芯片SX130X系列匹配通信的芯片。第二類節(jié)點芯片是應用于2.4GHz的LoRa芯片。Sub-1GHz的芯片是現在市場的主流，也是我們日常討論LoRa應用的節(jié)點芯片。
