lora物联网常用解决方案丨lora技术简介及应用

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21世纪经济报道记者骆轶琪 广州报道

继NB-IoT跻身5G国际标准之后，低功耗广域网（LPWAN）领域在近日多了一个被认定的国际标准。

2021年末，国际电联电信标准化部门（ITU-T）正式认可LoRaWAN作为物联网国际标准，被业内视为将进一步推动该项技术扩展其在细分市场的落地应用和生态构建。

Semtech（纳斯达克股票代码：SMTC）就是LoRa技术和芯片的主要提供者。在近日的媒体沟通中，Semtech全球市场营销及亚太区销售高级副总裁张晖表示，LoRaWAN被国际电信联盟批准为国际标准之前，就已经是全球物联网市场的事实标准。如今获批ITU标准，将进一步推动更多终端客户去了解LoRa技术和LoRaWAN标准，并挖掘应用潜力。“比如一些原先可能不知道LoRa的终端客户，ITU的认可能够帮助我们更好地向他们讲解，从而帮助进一步推广LoRa。”

与此同时，在万物互联时代，LoRa技术在过去一年的确实现了在诸多垂直应用领域的快速增长。据Semtech中国区销售副总裁黄旭东介绍，在Semtech财年第三季度（2021年8月1日至2021年10月31日），Semtech无线和传感产品事业部收益同比增长23%，占总收益的32%。受益于智能公用事业、智能楼宇、工业物联网和智能农业部门的增长，LoRa平台创下了新的业绩纪录。

技术落地扩围

在当下的泛连接时代，物联网技术应用正迎来高速发展期。据中国信息通信研究院预估，到2025年我国物联网连接数将达到80.1亿，年复合增长率14.1%。

“新冠肺炎疫情在为我们带来挑战的同时，也为半导体行业带来了不少机遇。例如，居家办公的趋势提高了对于宽带的要求，也为数据中心带来更高的数据量。而无接触式智慧办公则推动了传感技术的发展。”张晖向21世纪经济报道等媒体介绍，比如在过去两年的抗疫中，LoRa技术被广泛地应用于疫情防控和智慧医疗中，LoRa生态伙伴们开发出智能体温监测、居家隔离防疫监测等解决方案，也有国外的合作伙伴开发出了采用LoRaWAN网络以追踪和监控疫苗温度的疫苗冷藏箱等。

据悉，截至2021年12月，全球已经部署了270多万个基于LoRa的网关，基于LoRa的终端节点超过2.25亿个。

“据ABI Research预测，到2026年，50%的LPWAN物联网解决方案将会使用LoRa方案。目前LoRa联盟有400多个公司成员，包括几个重量级的软件公司和卫星通信服务商。全球有163个LoRaWAN运营商，在三年内成长了3倍。”黄旭东补充道，此外，随着亚马逊发布Sidewalk组网协议，也将加速LoRa在智能家居市场的应用。

他强调，2021年公司在中国市场的发展也很亮眼。“我们针对中国市场研发了全新的LoRa私有网组网协议，免费提供给LoRa生态合作伙伴。此外，今年LoRa在很多领域得到了飞速增长，如在水气表计市场持续增长；在新的物联网垂直市场，如电网、消防安防、智慧工厂、智慧楼宇、智慧农业等领域呈倍数增长。我们也与腾讯云合作，将LoRa Edge地理定位服务正式集成至腾讯云物联网开发平台。”

展望2022年，他指出，国家的几大战略方向，如扬帆行动计划2021-2023、碳中和、新基建数字化等，都需要低功耗传感器，从而实现数字化，同时也需要一个可靠、可控的无线网络，把信息上传到云，将为LoRa创造很多机会。

Semtech中国区市场战略总监成晓林补充，2021年上半年以来，工信部和国家有关部委出台了很多关于“扬帆计划”的指导意见，涵盖了包括5G、工业互联网等多个领域。“Semtech依循这些指导意见对于当前业务做了一些调整，使我们能够更好地为5G服务。目前，我们在开拓一些新的市场，比如电力、游戏、采购等行业，以及一些在物料传输有需求的市场。我们陆续看到很多相关客户会选择将LoRa技术接入至5G基站中，这将会是我们下一步工作的重点之一。”

在全球缺芯的大环境下，Semtech相对受到的影响较小。张晖表示，原因在于，“一方面，我们主要的产品都采取多供应商的方法，这样即使其中一家的产能满了，我们还有其他供应商可选择；我们也与合作伙伴共同投资，通过固定资产投入等方式，共同解决供应链紧张的问题。”

加速构建国内生态

黄旭东介绍，在中国，Semtech的应用研发团队开发并发布了一个完整的LoRa私有协议的组网方案。目前国内LoRa产业链企业数量已超过3000个，这些就是构建生态的基础。

在2020年，Semtech推出LoRa EdgeTM 超低功耗定位方案和配套的LR110芯片，主要目标是应用于物流和资产管理场景，并结合LoRa Cloud地理定位和设备管理服务进行应用。

相关产品和生态进一步在国内进行生态落地。近期，Semtech与腾讯云宣布达成协议，LoRa CloudTM 作为LoRa Edge地理定位平台的一部分，被正式集成到腾讯云物联网开发平台，并结合腾讯地图的Wi-Fi定位能力，可以为本地市场提供地理定位服务方案。

腾讯云物联网产品架构师夏云飞向21世纪经济报道记者表示，从2018年，腾讯就开始关注LoRa技术，腾讯云和LoRa的合作已经有一段时间。“因为我们发现LoRa技术对物联网技术是比较重要的，尤其是在政府公共服务、工业制造等快速增长的领域中，LoRa都可以很好地提供支持。目前我们在智慧城市、智慧停车等方面都拥有了采用LoRa技术的落地项目。”

据他介绍，这次双方的合作，主要是在腾讯云的物联网开发平台集成了LoRa Edge的能力，LoRa Edge能够提供低功耗、低成本的定位方案，由此加强了腾讯云IoT在低功耗领域的定位能力。

“我们通过与腾讯云合作，相信会助推在国内有大量的实际应用落地。”Semtech中国区LoRa市场战略总监甘泉进一步介绍，“现在GPS定位非常成熟，我们为什么还推出了自己的一套云定位系统？原因在于物联网的碎片化及差异性，让不同应用对定位技术的需求也不同。有许多物联网应用需要更好的电池寿命、更低的成本，以及灵活的运营模式。比如Wi-Fi定位主要做室内，GNSS（全球导航卫星系统）定位主要做室外，而LoRa Edge地理定位方案既能支持室内又能支持室外。”

至于定位精度，LoRa Edge主要针对的是10-50米范围。他进一步分析，“因此适合LoRa Edge的应用场景包括工业园区资产追踪、冷链监测、共享单车追踪、牛羊畜牧监测等。这些使用场景的定位频次基本上是小时级，而且对定位精度要求不高。比如在牧场上有一只牛羊走开了，牧场一望无际，只需要在后台看一下牛羊大概的位置，就算误差有10米、20米，也一定可以找到。”

此外，LoRa技术还能够应用在智能充电桩，支持区域数据汇集、用电量监测和用电控制等功能；未来在车联网领域也有望出现新应用。

当然甘泉也指出，LoRa Edge定位并不能适应所有场景的应用，Semtech只是针对特定的项目群来提供解决方案。“当然，在我们的系统中也可以做一些提升，比如说要在室内实现更高精度的定位，可以用LoRa Edge UWB（超宽带技术）或BLE（蓝牙低功耗技术）；如果想在室外实现更高精度的定位，可以用LoRa Edge 差分高精度GNSS。”

多个连接技术的匹配也可以更好降低应用成本和功耗。举例来说，在需要高精度定位的应用场景，如果用UWB（超宽带技术）定位，需要在室内设置多个网关，还要实现同步，部署成本较高；而通过LoRa，一个网关可以覆盖整栋楼，网关的数量和成本可以大幅下降。

针对卫星通信，2021年，LoRa联盟发布协议支持LR-FHSS（长距离-跳频扩频）功能，Semtech也已发布支持LR-FHSS的芯片。

“目前在国内外，LoRa技术都已经被应用在卫星通讯领域；在一些没有运营商网络信号覆盖也无法建立基站的地方，使用LoRa技术可以以低成本的方式进行数据采集，例如畜牧业、环境管理、森林防火以及航运等领域。”甘泉续称。

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