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LoRa到底怎么了?

发布时间:2019-12-07 10:20:02
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  好久没有听到 LoRa 的消息了。正当人们有点遗忘它的时候,来自工信部的一则公告,再次把它推向了风口浪尖。事情是这样的:

  几天前,2019 年 11 月 28 日,工信部发布第 52 号公告。公告的主要内容,涉及微功率设备的范畴定义、无线频率的使用限制等要求,还有一些管理规定和举措,一共 10 条内容。  

  而其中第 7 条,非常关键。原文内容有点长,简单来说,就是国家明确规定,433MHz 不属于中国的 ISM 频段。什么是 ISM 频段?ISM 频段,就是(工业、科学及医疗)频段。全球各国为了让一些工业、科学及医疗领域的公共设备不用都专门申请频段,就设置了一些频段,作为“无需授权即可使用的频段”,就是 ISM 频段,也就是我们常说的免费频段。像 Wi-Fi、蓝牙,都是用的 ISM 频段。433MHz 频段被国家收回,会带来什么问题呢?和 LoRa 有什么关系?很简单,LoRa 作为一项物联网通信技术,会用到 433MHz 频段。LoRa 没有自己的专属频段,所以一直使用免费频段(ISM 频段)。433MHz 在部分欧洲国家,属于 ISM 频段。如果 433Mhz 在中国不是免费频段,就说明 LoRa 没有办法用它。那么,是不是就等于说,52 号公告判了 LoRa 的死刑呢?回答这个问题之前,我们还是先回顾一下,到底 LoRa 是一个什么样的通信技术。

  LoRa 的基本情况    

  LoRa,是一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。它属于物联网技术的一种。它的名字来源于“Long Range”的缩写,从名字就能看出来,它的最大特点就是距离长。

  最开始的时候,LoRa 的原型技术是一家法国公司 Cycleo 研发的。2012 年,这家公司被美国Semtech(升特)公司以约 500 万美金的价格收购。Semtech 基于这项技术,推出了现在的 LoRa。

  2013 年 8 月,Semtech 向业界发布了一种新型的基于 1GHz 以下的超长距低功耗数据传输技术的芯片,就是我们的 LoRa 芯片。

  LoRa 一经推出,就凭借它惊人的灵敏度(-148dbm)、强悍的抗干扰能力、出色的系统容量表现,赢得了广泛的关注。它能够很好地实现远距离通讯、长电池寿命、大系统容量、低硬件成本。而这些,正是物联网(IoT)所需要的。

  表格来源:全球物联网观察推出 LoRa 之后,Semtech 公司不遗余力地对 LoRa 技术进行推广。2015 年,Semtech 牵头成立了国际 LoRa 联盟(LoRa Alliance)。创始成员中有 IBM、思科这样重量级产巨头,也有知名半导体厂商 MicroChip。此外,联盟还拉拢了众多电信运营商,如:新加坡电信 SingTel、荷兰皇家电信 KPN、瑞士电信 Swisscom、比利时电信运营商 Belgacom。

  一项技术能不能火,最主要就是看它的生态阵营是否强大。国际 LoRa 联盟成立之初,就特别注重生态系统建设。在联盟的推动下,LoRa 的产业链已相当成熟,从底层的芯片、模组到设备制造、系统集成,都有相关厂商。


来源:LoRa 联盟官网

  在此基础上,LoRa 得到了快速的发展。

  根据最新的数据,全球 LoRa 联盟成员已发展到 500 多家,有 121 家运营商部署了 LoRa 网络,全球 LoRa 节点差不多有 1 亿个。像美国、法国、德国、澳大利亚、印度等国家,都有 LoRa。荷兰 KPN 电信、韩国 SK 电信早在 2016 年上半年就部署了覆盖全国的 LoRa 网络,提供基于 LoRa 的物联网服务。


LoRa 联盟的主要成员代表

  在国内的话,2016 年 1 月,中兴通讯牵头并发起成立了“中国 LoRa 应用联盟(CLAA)”,旨在推动 LoRa 产业链在中国的应用和发展。目前,联盟成员已经超过 1200 多家。2018 年中国市场 LoRa 芯片出货量占全球一半以上,中国已成为 LoRa 产业生态最大的市场。

  LoRa 的网络架构比较简单:终端节点采集数据,然后把数据发送给网关基站,再汇总到网络服务器,最终送到应用服务器。如下图所示:


LoRa 组网简单示意图


LoRa 网关(图片来自 CLAA 官网)  

  命运多舛的 LoRa

  回到最开始的问题。是不是 433MHz 的禁用,等于判了 LoRa 的死刑?答案是——没有。因为 LoRa 的使用频段并不止 433MHz。准确来说,433、470、868、915MHz 频段,都可以是 LoRa 的频段。

  而中国目前 LoRa 用的是什么频段呢?470-510MHz。52 号公告指出:“470-510MHz”,“限在建筑楼宇、住宅小区及村庄等小范围内组网应用,任意时刻限单个信道发射。”虽然有限制,并没有禁止使用。所以说,52 号公告没有判 LoRa 的死刑。真要说判死刑的话,2017 年 12 月工信部的另一篇公告,才是真的差点彻底封杀了 LoRa。

  2017 年 12 月,工信部发布《微功率短距离无线电发射设备技术要求(征求意见稿)》。在意见稿中,工信部将用于民用无线电计量仪表使用的 470-510MHz 频段,也就是 LoRa 用于组网的频段,限定为单频点使用,不能用于组网应用。这个意见稿如果成为正式文件,那 LoRa 就真的没戏了。为了挽救 LoRa,当时国内国外所有的 LoRa 相关企业集体抱团,与工信部无线电管理局进行沟通和磋商。终于,历时一年,工信部在认真梳理分析反馈意见建议基础上,在 2018 年 11 月 28 日,对征求意见稿进行了完善和修改,放宽了限制,允许 470-510MHz 用于组网应用。2019 年 4 月 2 号,无线电管理局还专门主持了一个小范围的研讨会(有 20 多家企业参加),讨论了业界 2018 年底针对第二次《征求意见稿》后反馈的信息的处理意见。从那之后,LoRa 才算是长舒了一口气,顽强地活了下来。这次的 52 号公告,实际上和工信部之前的文件保持了一致,还是给 LoRa 放了一条生路。

  LoRa 的未来    

  LoRa 之所以命运如此多折,和它自身的定位有很大的关系,也和它的竞争对手有很大的关系。  

  作为 LPWAN(低功耗广覆盖物联网)技术中的一种,LoRa 最大的对手,当然就是 NB-IoT。  


Wi-Fi、蓝牙这样短距离的,是 WLAN 物联网。LoRa、NB-IoT 这样的,是 LPWAN 物联网

  NB-IoT 和 LoRa 的技术特点非常相似,都是低功耗、广覆盖,适合海量连接场景。但是,NB-IoT 是运营商建网和提供服务,而 LoRa 是自建网络。


表格来源:全球物联网观察

  很多人认为,自建网络多麻烦,直接用运营商网络不是很好吗?也不一定。

  对于很多企业来说,不希望将自己的数据交给运营商。而且,厂区范围内的网络,如果自己部署,显然掌握了自主权,更加灵活,心里踏实。

  正因为用户有需求,所以,LoRa 在推出之后获得了很多企业的支持,产业链也发展迅速。在国内,阿里和中兴是 LoRa 最忠实的拥护者和推动者。腾讯后来也加入了 LoRa 阵营,甚至中国联通作为运营商也支持 LoRa,2018 年发布了首个全国级的 LoRa 平台。LoRa 阵营的策略很简单——埋头苦干,把网络建起来、用起来,靠事实说话。如果 LoRa 网络形成规模效应,产业链也足够强壮,自然就增加了政策上的生存空间。LoRa 之所以存在争议,还有一个主要原因,也是它的致命弱点,那就是芯片。

  LoRa 芯片是整个 LoRa 产业链的起点和核心。而 LoRa 芯片底层技术的核心专利掌握在 Semtech 一家公司手里。芯片或模组企业通过 Semtech 授权 IP 进行 LoRa 芯片开发或者直接采用 Semtech 芯片做 SIP 级芯片开发。目前,全球仅有意法半导体(STM)和阿里云 IOT(芯片由 ASR 实现)两家获得 LoRa 的 IP 授权,其它如微芯科技(Microchip)、深圳华普、国民电子、群登科技等通过获得 LoRa 晶圆的方式,推出 SIP 级芯片或者模组。

  而这个 Semtech 公司,偏偏是一家美国公司。

  不用我多说什么了吧?总而言之,这个问题非常敏感。

  但是,LoRa 阵营的支持者认为,Semtech 对 LoRa 的控制并没有想象中那么独断,不可能出现断供封杀的情况。我仔细研究了一下他们的理由,觉得并不是很让人信服。这里我持保留意见。针对 Semtech 这种情况,国内已经有企业在做相关的替代方案,我觉得可能会是一个好路子。如果能自主可控,类似 LoRa 这样的自组网方案应该会更有前景。至少政策上生存几率就大了很多。相比之下,NB-IoT 那边情况要好得多。

  今时不同往日,NB-IoT 现在已经摇身一变,成为了 5G mMTC 场景的现实标准。实际上,等于说 NB-IoT 就是 5G。根正苗红、3GPP 亲儿子、生态开放、演进灵活、国家主推、运营商站台,NB-IoT 的这些优势都不是 LoRa 可以比拟的。两者实际上从竞争关系,慢慢演变成了共同发展关系。说来说去,还是和数据业务与 Wi-Fi 的关系一样。NB-IoT 很难彻底消灭 LoRa,LoRa 也无法撼动 NB-IoT 的地位。那就只能这样,各自发展,长期共存。关于这次 52 号公告事件,各方的解读也有不同。支持 LoRa 的人认为,这是“靴子终于落下来了”,没有封杀,说明国家在支持 LoRa。反对 LoRa 的人认为,公告进一步限制了 LoRa 的生存空间,只不过网开一面,留点余地。公说公有理,婆说婆有理。总而言之,我个人认为,LoRa 的政策前景仍然不明朗,这样的状态,很有可能会继续持续下去。对于 LoRa 阵营来说,现在还不是开香槟的时候。为了 LoRa 的生存,还需要漫长的坚持和努力。

  好了,以上就是今天的内容,感谢大家的耐心阅读。咱们下期再见!

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