終端節(jié)點數(shù)已超過1.45億，LoRa新平臺解決定位難題

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/程文智）根據(jù)業(yè)內(nèi)人士的反饋，這幾年物聯(lián)網(wǎng)市場已經(jīng)發(fā)展得還不錯了，就是市場比較碎片化，需要針對每個細(xì)分的應(yīng)用場景提供相應(yīng)的解決方案。在物聯(lián)網(wǎng)的連接方面也有很多技術(shù)可供選擇，比如常用的WiFi、藍(lán)牙、ZigBee、LoRa，以及最近幾年比較熱門的NB-IoT和Cat.1等等。其中LoRa是一種長距離、低功耗的無線射頻通信技術(shù)，它的優(yōu)點是客戶可以使用非授權(quán)頻段架設(shè)、安全可控的私有物聯(lián)網(wǎng)。

LoRa在全球范圍持續(xù)高速增長，截至2020年1月，全球已有157個國家或地區(qū)部署了LoRa網(wǎng)絡(luò)或LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)，已部署 80 多萬個基于 LoRa 的網(wǎng)關(guān)和超過1.45億個基于 LoRa 的終端節(jié)點，預(yù)計到2023年LoRa技術(shù)將支撐全球43%的低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）解決方案。另外，從LoRa聯(lián)盟的會員數(shù)量可以看出從事LoRa產(chǎn)品開發(fā)的公司數(shù)量也在迅速增長。LoRa聯(lián)盟現(xiàn)有約500個會員，其中許多來自中國，例如阿里巴巴和騰訊。

其實，LoRa在中國也有很成熟的市場生態(tài)，據(jù)Semtech中國區(qū)市場戰(zhàn)略總監(jiān)甘泉介紹，Semtech和電信運(yùn)營商、網(wǎng)絡(luò)和云平臺服務(wù)商、模塊和設(shè)備廠商、應(yīng)用和系統(tǒng)開發(fā)商，甚至科研機(jī)構(gòu)都形成了非常良性的合作關(guān)系，目前他們正共同攜手推動LoRa在中國的生態(tài)演進(jìn)，進(jìn)而推動中國的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展。

圖1：Semtech中國區(qū)市場戰(zhàn)略總監(jiān)甘泉

不久前，Semtech聯(lián)合多家LoRa生態(tài)合作伙伴騰訊云、阿里云、綠米聯(lián)創(chuàng)、中興克拉、安美通、利爾達(dá)、慧聯(lián)無限、賦安、有方科技、門思科技、廈門四信、信銳技術(shù)等多家企業(yè)，舉辦了一場以“自組、安全、可控——LoRa網(wǎng)”為主題的論壇，分享了LoRa技術(shù)的最新進(jìn)展，基于LoRa的新產(chǎn)品和新應(yīng)用， LoRa生態(tài)在全球和中國的發(fā)展，以及LoRa技術(shù)在智能家居和樓宇、智能公用事業(yè)、智慧工廠、智慧園區(qū)、智慧物業(yè)、智慧校園等垂直應(yīng)用領(lǐng)域的商業(yè)化落地成果。

圖2：2020 LoRa創(chuàng)新應(yīng)用論壇現(xiàn)場

LoRa網(wǎng)絡(luò)的三大優(yōu)勢

LoRa是一個物理層的無線數(shù)字通信調(diào)制技術(shù)，稱為擴(kuò)頻連續(xù)調(diào)頻調(diào)制技術(shù)（ Chirp Modulation ）。常見的無線數(shù)字通信調(diào)制技術(shù)為FSK、ASK、PSK三種，運(yùn)營商的NB-IoT、4G、5G以及Wi-Fi、藍(lán)牙等幾乎所有常見數(shù)字無線通信技術(shù)的物理層都是采用FSK、ASK、PSK這三種調(diào)制技術(shù)進(jìn)行通信的。

LoRa只是一個物理層的調(diào)制技術(shù)，現(xiàn)在市面上的所有LoRa芯片，也只是完成簡單的物理層工作。而市場上Wi-Fi、2G、3G、NB-IoT等其他芯片，都是帶有自身協(xié)議棧的，為圖1 OSI模型中的網(wǎng)絡(luò)層+數(shù)據(jù)鏈路層+物理層。

圖3：OSI網(wǎng)絡(luò)分層示意圖

LoRa的組網(wǎng)方式也有多種形式，可以根據(jù)不同的應(yīng)用和需求進(jìn)行選擇。實際應(yīng)用中常見的組網(wǎng)方式有點對點、星狀、樹狀、網(wǎng)狀、Mesh等。

當(dāng)然，不同地區(qū)選擇的組網(wǎng)方式也多不相同，比如LoRa生態(tài)在國外主要是運(yùn)營商使用的LPWAN技術(shù)LoRaWAN；而國內(nèi)LoRa的主要應(yīng)用為私有網(wǎng)和專有網(wǎng)，被稱之為“長Wi-Fi”，使用方式和Wi-Fi完全相同。但對比Wi-Fi，LoRa具有工作距離遠(yuǎn)、功耗低、傳輸速率低等特點。

在Semtech中國區(qū)銷售副總裁黃旭東看來，LoRa網(wǎng)絡(luò)主要有三大優(yōu)勢，即自組、安全、可控。

他認(rèn)為，從自組角度看，LoRa支持獨(dú)立組網(wǎng)，包括專網(wǎng)和私網(wǎng)等無線通信應(yīng)用，可以根據(jù)應(yīng)用需要和實際環(huán)境進(jìn)行靈活的規(guī)劃和部署，并且非常便于擴(kuò)展，同時LoRa作為一種自組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也獲得了工信部52號公告的政策支持，現(xiàn)階段不需要進(jìn)行型號核準(zhǔn)。

從安全角度看，LoRa技術(shù)繼承了擴(kuò)頻技術(shù)的優(yōu)點，一般設(shè)備很難偵破和干擾到LoRa信號，而且LoRa網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)加密和傳輸始終在私網(wǎng)內(nèi)部完成，數(shù)據(jù)一直掌握在用戶手中，可以實現(xiàn)真正的安全。

從可控角度看，用戶通過LoRa技術(shù)可以靈活掌控網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和網(wǎng)絡(luò)容量，同時在功耗、使用壽命、成本、產(chǎn)品供應(yīng)等方面，LoRa技術(shù)也為用戶提供了高度的可控性?！?/p>

圖4：LoRa自組網(wǎng)的靈活性和便利性

全新定位解決方案LoRa Edge平臺

定位功能是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中常用的一種功能，據(jù)Cisco預(yù)測，在未來10年，隨著各機(jī)構(gòu)不斷轉(zhuǎn)向更側(cè)重于物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)戰(zhàn)略，全球?qū)⒂?000億臺設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)，其中大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備無論在安裝時，還是在整個資產(chǎn)生命周期內(nèi)都需要某種形式的定位功能。為此，藍(lán)牙最新的5.2標(biāo)準(zhǔn)特意將測向功能加入了其核心規(guī)范當(dāng)中。

作為成熟的物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)，LoRa也是可以提供地理定位功能的，Semtech最新推出的LoRa Edge產(chǎn)品系列便是極具創(chuàng)新性的地理定位解決方案。這是一個基于LoRa的低功耗平臺，可以軟件設(shè)置定義。LoRa Edge將為室內(nèi)和室外資產(chǎn)管理提供廣泛的應(yīng)用組合，其目標(biāo)應(yīng)用市場包括工業(yè)、樓宇、家居、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸和物流等領(lǐng)域。

據(jù)甘泉介紹，該產(chǎn)品系列的第一款產(chǎn)品是一套地理定位解決方案，為資產(chǎn)管理應(yīng)用開發(fā)了革命性的物聯(lián)網(wǎng)器件，其特色是低功耗Wi-Fi和GNSS掃描功能，結(jié)合簡單易用且經(jīng)濟(jì)高效的LoRa Cloud地理定位以及設(shè)備管理服務(wù)，可顯著降低采用物聯(lián)網(wǎng)來定位和監(jiān)測資產(chǎn)的成本和復(fù)雜性。

圖5：LoRa Edge的特色功能

“LoRa Edge的第一款芯片LR1110現(xiàn)已上市，這是一款集成度很高的芯片，集成了LoRa、GPS、北斗、Wi-Fi功能，既支持室內(nèi)Wi-Fi定位，也支持室外GPS或北斗定位，而且擁有超低功耗和很高的安全性?？梢哉f，這是一顆小而美的芯片。該產(chǎn)品系列的更多產(chǎn)品將于2020年陸續(xù)發(fā)布。”甘泉介紹道。

圖6：LR1110的主要特性

據(jù)介紹，LR1110集成了LoRa收發(fā)器、GNSS掃描器和Wi-Fi無源掃描器，所有這些都安裝在一個小型的5x5mm QFN32封裝內(nèi)，不再需要添加GNSS和Wi-Fi器件，LoRa Edge降低了設(shè)備的物料清單（BOM）成本，并顯著降低了設(shè)計和采購復(fù)雜性。

除了降低成本，功耗也大大降低。一個傳統(tǒng)的GPS解決方案在待機(jī)模式下大約消耗20uA，而發(fā)起定位時的功耗大約是20到26 mA。而LR1110在典型情況下的待機(jī)功耗不超過2 uA，因此功耗降低了10倍。當(dāng)獲取位置信號時，功率消耗為5到10ma，功率消耗減少了50%。

圖7：LoRa Edge系統(tǒng)解決方案

此外，通過添加LoRa Cloud地理定位服務(wù)，以及提供簡單易用且經(jīng)濟(jì)高效的到達(dá)時間差（TDOA）數(shù)據(jù)、GNSS和基于Wi-Fi的云位置計算功能，可以大幅減少設(shè)備的功耗需求，并提高資產(chǎn)管理效率。LoRa Edge使客戶能夠進(jìn)一步管理總擁有成本（TCO），客戶僅在需要進(jìn)行資產(chǎn)定位時才付費(fèi)。

當(dāng)然，云端服務(wù)是可選擇的，客戶可以選擇購買云服務(wù)，也可以選擇自己搭建云服務(wù)器?？蛻艨梢愿鶕?jù)自己的需求進(jìn)行選擇即可。

結(jié)語

目前，物聯(lián)網(wǎng)無線連接技術(shù)可以供選擇的技術(shù)有很多，不同的應(yīng)用場景有不同的需求。甘泉認(rèn)為，目前Semtech的策略是選擇幾個垂直的應(yīng)用場景，深耕下去，將這個場景做好，做透。當(dāng)然，要做好肯定離不開合作伙伴的共同合作。因此，Semtech非常重視LoRa生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)，LoRa聯(lián)盟現(xiàn)有約500個會員，其中許多來自中國，例如阿里巴巴和騰訊。