LoRa：賦能智慧城市中的物聯網轉型

　　如今處于物聯網時代，隨著物聯網的快速發展，無線通信技術也得以邁步發展，在物聯網網絡層的多種連接技術里，不僅需要速率和穩定性更高的 5G 技術，也需要低功耗、遠距離、大連接的 LPWAN(Low-Power Wide-Area Network，低功耗廣域網絡)技術。

　　其中，LoRaWAN 以其獨特的靈活性脫穎而出，得到物聯網界的認可。提到 LoRaWAN，就不得不提到 LoRa，LoRa 是 LoRaWan 的一個子集，屬于物理層的一種調制技術，采用線性調制擴頻的方式，能顯著提高接收靈敏度，實現了比其它調制方式更遠的通信距離。LoRa 作為 LPWAN 主流技術之一，正在賦能智慧城市中的物聯網轉型。

　　LoRa：易于建設和部署的低功耗廣域物聯技術

　　LoRa 的名字是遠距離無線電(Long Range Radio)，作為一種線性調頻擴頻的調制技術，最早由法國幾位年輕人創立的一家創業公司 Cycleo 推出，2012 年 Semtech 收購了這家公司，并將這一調制技術封裝到芯片中，基于 LoRa 技術開發出一整套 LoRa 通信芯片解決方案，包括用于網關和終端上不同款的 LoRa 芯片，開啟了 LoRa 芯片產品化之路。

　　不過，僅僅一個基于 LoRa 調制技術的收發芯片還遠不足以撬動廣闊的物聯網市場，在此后的發展歷程中，由于多家廠商發起的 LoRa 聯盟，以及推出不斷迭代的 LoRaWAN 規范，催生出一個全球數百家廠商支持的廣域組網標準體系，從而形成廣泛的產業生態。

　　推動這一生態的相關技術標準、產品設計、應用案例等都是多個廠商共同參與的過程，這些也是形成目前龐大產業生態更為關鍵的元素，而它們并不屬于 Semtech 單個公司所有，比如 LoRaWAN 規范是一個全球多個廠商共同參與的開放標準，任何組織或個人都可以根據這一規范進行產品開發和網絡部署。

　　相較于大多數的網絡采用網狀拓樸，易于不斷擴張網絡規模，但缺點在于使用各種不相關的節點轉發消息，路由迂回，增加了系統復雜性和總功耗。LoRa 采用星狀拓樸(TMD 組網方式)，網關星狀連接終端節點，但終端節點并不綁定唯一網關，相反，終端節點的上行數據可發送給多個網關。理論上來說，用戶可以通過 Mesh、點對點或者星形的網絡協議和架構實現靈活組網。

　　LoRa 網絡構架

　　LoRa 主要在全球免費頻段運行(即非授權頻段)，包括 433、868、915MHz 等。LoRa 網絡構架由終端節點、網關、網絡服務器和應用服務器四部分組成，應用數據可雙向傳輸。

　　LoRa 是創建長距離通訊連接的物理層或無線調制，相較于傳統的 FSK 技術以及穩定性和安全性不足的短距離射頻技術，LoRa 基于 CSS 調制技術(Chirp Spread Spectrum)在保持低功耗的同時極大地增加了通訊范圍，且 CSS 技術數十年已經廣受軍事和空間通訊所采用，具有傳輸距離遠、抗干擾性強等特點。

　　此外，LoRa 技術不需要建設基站，一個網關便可控制較多設備，并且布網方式較為靈活，可大幅度降低建設成本。

　　LoRa 因其功耗低，傳輸距離遠，組網靈活等諸多特性與物聯網碎片化、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、智能家居和樓宇、智能表計、智慧農業、智能物流等多個垂直行業，前景廣闊。

　　LoRa 的特性總結：

　　傳輸距離：城鎮可達 2-5Km，郊區可達 15Km。 工作頻率：ISM 頻段包括 433、868、915MH 等。 標準：IEEE 802.15.4g。 調制方式：基于擴頻技術，線性調制擴頻(CSS)的一個變種，具有前向糾錯(FEC)能力，semtech 公司私有專利技術。 容量：一個 LoRa 網關可以連接上千上萬個 LoRa 節點。 電池壽命：長達 10 年。 安全：AES128 加密。 傳輸速率：幾百到幾十 Kbps，速率越低傳輸距離越長，這很像一個人挑東西，挑的多走不太遠，少了可以走遠。

　　LoRa 發展現狀

　　大約從 2014 年起，國內首批企業開始研發 LoRa 相關產品，至今經過 5 年的時間，LoRa 已經從一個小范圍使用的小無線技術成長為物聯網領域無人不曉的事實標準。

　　去年年初，工信部無線電管理局發布《微功率短距離無線電發射設備技術要求(征求意見稿)》的意見，其中提到了 470-510MHz 頻段的使用允許用于無線傳聲器，明確用于傳送聲音的無線電設備，而非數據;同時強調 “限單頻點使用，不能用于組網應用”。一封針對 LoRa 組網應用的征求意見稿受到行業人士的廣泛關注，使得 LoRa 網絡在國內的發展一度面臨困境。

　　最終，在產業各界人士的努力下，工信部的規定沒有明確指出不能組網，而是表示可以做局域網，對具體應用也解除了限制，從而解決了 LoRa 在國內發展的不確定性問題。另一方面，隨著幾大互聯網巨頭騰訊、谷歌以及阿里相繼加入 LoRa 聯盟，為 LoRa 的生態圈引入了強援，一起應對 LoRa 發展過程中所面臨的難題。

　　科技巨頭紛紛入局 LoRa、加入 LoRa 聯盟，可以看出各企業都希望借助 LoRa 這個切入點來確立自身在物聯網和產業互聯網領域的地位。阿里和騰訊兩大互聯網巨頭將 LoRa 作為其物聯網布局的重要入口，主推的 LinkWAN 平臺和 TTN 平臺對于產業鏈上下游的帶動作用非常明顯。另外，鐵塔、聯通以及廣電等群體也開始針對 LoRa 產業進行布局，進一步促進其在各行業應用的落地。

　　從目前的市場結構看，國內已有上千家企業參與到 LoRa 產業生態中，呈現出大中小型企業、傳統企業與互聯網企業共同參與的格局。國內提供給 LoRa 發展的產業大環境不斷向好，LoRa 聯盟自身力量也在不斷壯大。

　　據資料了解，2018 年國內 LoRa 芯片出貨量達到數千萬片，其中，模組和表計廠商占據大部分采購份額，基站廠商采購量位居其次。除此之外，國內還有大量分散的模組、終端廠商也會直接采購 LoRa 芯片，雖然都是小批量，但加起來規模還算可觀。

　　對于大部分模組、終端、系統和應用廠商來說，它們對于各種技術是中立的，選擇何種技術路線大部分是一種純市場化行為。LoRa 芯片是支持整個產業的重要底層元器件，但整個產業結構的形成還要靠多種力量共同努力，這種力量在國內已經形成。LoRa 相關產品靈活性較強已成業界共識，不僅僅在于能夠在各種環境下自主部署網絡，還在于各類開發者能夠選擇多個平臺，快速得到開發支持。

　　近一年來，LoRa 在智慧城市、智能園區、智慧建筑、智慧安防等垂直領域也有了大量落地的行業應用。