LoRa十年后再出发，未来发展潜力大

（文/程文智）近十年来，物联网行业发展已然逐步进入大规模商业化阶段，欣欣向荣的的物联网市场，给各类物联网通信技术带来了发展契机，其中有一个无线技术发展特别迅速，那就是Semtech的LoRa技术。
 
据Semtech全球销售高级副总裁 Mike Rodensky介绍，自从2012年开启全球推广之路以来，LoRa走过了飞速发展的10年，截止到2023年3月30日，全球已经部署了600万个基于LoRa的网关，3亿个基于LoRa的终端节点，181家采用LoRaWAN连接的公共网络运营商，而且这个数字还在持续增加。

Semtech全球销售高级副总裁 Mike Rodensky

 

LoRa的十年发展历程

在不久前Semtech举办的“LoRa十年庆暨媒体交流会”上，来自Semtech的高管们介绍了LoRa技术这十年来发展的重要里程碑。其中最为主要是时间线与里程碑事件如下：
 

•  2012年：Semtech 通过收购Cycleo 获得LoRa技术
•  2013年：Semtech发布了第一款LoRa芯片产品
• 2015年：LoRa联盟（LoRa Alliance）成立，并推出LoRaWAN 标准，逐渐形成了广泛的产业生态
• 2018年：Semtech收购了TrackNet，为资产追踪类产品打下了技术基础
• 2019年：Semtech推出首个LoRa CloudTM服务平台
• 2020年：Semtech发布了LoRa EdgeTM 地理定位平台
• 2021年：LoRaWAN被国际电信联盟（ITU-T）正式批准为低功耗广域网络（LPWAN）的全球通信标准，标志着其从物联网事实性标准变成真正的国际标准
• 2022年：Semtech推出了LoRa Edge LR1120芯片组，提供多频段LoRa和长距离跳频扩频（LR-FHSS）通信

 
图：Semtech亚洲区销售副总裁黄旭东

 
Semtech亚洲区销售副总裁黄旭东则重点介绍了LoRa在中国市场的发展情况，自从2013年Semtech推出第一个LoRa产品后，LoRa产品大幅降低功耗与改善了灵敏度等特性就受到了很多生态合作伙伴的青睐。
 
2015年，LoRa产品获得了所有大型燃气表喝水表公司的认可，LoRa产品开始大规模量产。黄旭东分享说，当时的LoRa技术其实是针对水表、气表及电表等表类应用场景做了优化。由于这些表类产品应用环境非常恶劣，特别是水表，很多时候都需要埋在地下，并需要人工抄表。而LoRa技术可以简化整个抄表和组网流程，大幅降低成本。因此，LoRa技术的产品得到了快速的认证，并在一年内就实现了量产。

2016年，中兴克拉加入LoRa联盟，并发起中国LoRa应用联盟CLAA，共同推动LoRa技术发展；2017年，LoRa在中国的总出货量突破了1千万美元；2018年，阿里巴巴、腾讯和京东也加入了LoRa联盟。“他们不仅加入了LoRa联盟，也投入了很多资源去推广LoRa WAN和LoRa技术，也是在这一年，Semtech将LoRa芯片IP授权给阿里巴巴。”黄旭东在分享中表示。

2020年，LoRa被纳入国网的电力物联网标准；2021年Semtech针对智能楼宇推出了私有网参考设计，支持客户和生态圈的合作伙伴发展物联网方案；2022年，LoRa Cloud被集成至腾讯云物联网开发平台，一起推动LoRa Edge地理定位平台的发展，以更好地满足国内客户的地理定位服务需求；同年，Semtech针对智慧工厂和公共安全推出了基于LoRa的私有网参考设计。
 
经过十年的发展，LoRa在物联网多个物联网垂直市场得到了成功部署，比如智慧公用事业、电网监控系统、工业/工厂自动化、智慧农业、资产管理、安防和消防、智慧园区和楼宇等。
 
黄旭东表示，Semtech不仅提供技术，也为生态、客户提供连接方案，助力客户把应用场景做得更好。Semtech在深圳和上海的LoRa解决方案开发中心，持续为客户提供深度的技术支持，开发创新网络解决方案。2022年，Semtech针对中国客户推出了基于 LoRa 的私有网参考设计，进一步丰富了LoRa组网选项；同年也将由LoRa Cloud服务支持的LoRa Edge地理定位平台，集成至腾讯云物联网开发平台，以更好地满足国内客户的地理定位服务需求。近期推出的FMS LoRa组网解决方案，则为工业等行业应用提供轻量化、低成本的设计参考。

LoRa新产品及组网方案

在LoRa新产品方面，Semtech中国区LoRa市场战略总监甘泉在十周年庆上介绍了Semtech第三代LoRa Connect收发器产品LR1121。据他介绍，与LR1110和LR1120芯片不太一样的是，LR1121是LoRa无线的芯片。之前推出的LoRa Edge LR1110和1120，很大一部分是做定位功能的。但LR1121是不带定位功能的，它是纯无线通信和无线连接的芯片。LR1121支持多频段，包括Sub-GHz 、2.4GHz LoRa和卫星通讯S频段。

图：Semtech中国区LoRa市场战略总监甘泉

 
据了解，LR1121芯片在性能、功耗、稳定性以及灵敏度等各方面，都有了很大的提升。它可以连接LoRa Cloud，但不支持GNSS扫描和WiFi扫描。LR1121不仅具有LoRa技术低功耗、远距离的特点，还可以与LR1120和LR1121引脚兼容，使用起来非常方便。同时，LR1121也支持LoRa Basics调制解调器软件，简化了开发过程。LR1121支持多频段的特点，使它可以在很多地方使用，同时芯片级加密也提高了通信安全性。

LR1121的应用场景也很广泛，它不仅适用于Sub-GHz或2.4GHz的场景，在两者结合起来的场景也可以用。比如在一些需要数据传输速率相对高一点的场景，就开2.4GHz；如果相对速率可以低一点，但需要远距离的时候，可以开Sub-GHz。因此，对于一些船只，或者国际物流，这颗芯片就能起到很大的帮助作用。这颗芯片可以应用于多样化的场景中，包括公用事业、工业、智慧农业、环境、智能楼宇和家居、零售、智慧城市、医疗等。即使客户只使用其中的Sub GHz或者2.4GHz，它也能带来更好的效果。
 
甘泉同时指出，通过采用LR11xx第三代产品，可以帮助合作伙伴和客户实现更小的外形尺寸，制造商也能更快地将设备推向市场。例如，Semtech与Murata合作，开发新型LR1110、LR1120和LR1121 射频模组；与JOHANSON TECHNOLOGY合作，Johanson IPDs用两个集成无源器件取代多个射频无源器件。
 
在开发生态方面，LR1121开发套件包含Sub-GHz天线以及LoRa 2.4GHz天线。客户可以一边接Sub-GHz的，一边接2.4GHz的。至于工程师比较关心的这颗芯片可不可以同时跑Sub-GHz和2.4GHz，甘泉的回复是，这两个频段可以同时存在，但是工作的时候是分时工作的。
 
在组网方面，Semtech很早就意识到，不但要持续推出LoRa芯片，还需要组网方案，因此，LoRa联盟推出了基于LoRa技术的LoRaWAN低功耗广域网标准，在国内也得到了应用。另外，在部分应用场景中，一些客户更倾向于使用私有组网方案，因此，Semtech近期推出了FMS （Facilities Monitoring System） LoRa组网解决方案。

图：Semtech中国区市场战略总监成晓林

 
据Semtech中国区市场战略总监成晓林介绍，FMS是基于LoRa的自组网参考设计。Semtech在2022年10月份完成了FMS 1.0版本，2023年3月发布了升级后的2.0版本，客户可以直接使用FMS参考设计，同时也可以参考FMS来开发适合不同应用需求的LoRa自组网协议。

其主要特点是：

• 一些客户需要轻量级的组网协议，而FMS恰好适应了这种需求
• 低成本网关设计，支持单网关或多网络级联
• 国内有的客户希望把网络服务器下沉到网关里面。在FMS里面，Semtech将NS（Network Server）下沉到主网关，这样在云上处理会比较简单
• 干扰规避和频率调整。现在蓝牙、WiFi、蜂窝、LoRa等无线技术非常多，干扰是很难避免的。Semtech在FMS里面增加了一个功能，可以扫描环境里面的干扰源，实现干扰规避和频率调整
• FMS支持半双工和全双工的应用
• FMS还支持CSMA，LBT以及特有的频率规划

 
总的来说，其独特的优势包括了轻量级、低成本；多网关设计保证了系统容量的可裁剪性和扩展性，适用于几十、几百、甚至几千节点的LoRa应用场景，能够适配大、小应用场景的组网设计；具备快速处理告警能力，尤其适合对告警响应实时性要求较高的众多使用场景，包括烟感/消防、安防、大型园区和厂房。
 
成晓林还特别介绍了今年Semtech与上海复旦微电子联合推出的MCU+SX126x参考设计，该参考设计采用了Semtech LoRa Core SX126x系列芯片以及复旦微电子的FM33LE0系列MCU产品，包含硬件参考设计以及基本的软件参考代码设计。他认为，复旦微MCU的目标市场和LoRa非常吻合，包括消防、安防和工业等。
 
该参考设计的主要优势包括：具有更高性价比、组网更灵活、现场部署更方便、帮助客户简化开发流程、节省开发周期。该参考设计已经在今年2月13日正式发布。据成晓林透露，目前为止，已有很多客户下载参考设计或要求评估板，并且数量在不断增长。

与合作伙伴共同掘金物联网市场

LoRa生态系统将产业链中的上下游企业，包括网络运营商、设备制造商、软件供应商、芯片供应商、云和应用供应商等，都联合在了一起。通过这样的协同合作，实现了LoRa技术和LoRaWAN标准的广泛采用。
 
目前，国内LoRa产业链企业已经超过了3000家，形成了融合运营商、互联网巨头以及解决方案商、模块提供商和网关制造商等的庞大生态体系，并且这一生态仍在持续扩大。
 
在此次十周年庆活动上，来自LoRa产业链的企业腾讯、星纵物联，及利尔达分享了他们的LoRa解决方案。比如腾讯云物联网资深架构师郑冬冬分享了腾讯云对LoRa Edge的位置服务的集成和支持。由于LoRa Edge系列芯片对WiFi和GNSS定位的支持，且Semtech创新地将原本需要在本地进行位置的解算搬到了云端，大幅降低了功耗。
 
腾讯在腾讯云物联网开发平台做了LoRa Edge云端卫星解算服务的集成，除了卫星定位的能力支持，腾讯还提供了腾讯地图在WiFi定位的资源，同时平台还提供了一些比较有特色的微信小程序的支持，方便用户使用。

图：腾讯云物联网资深架构师郑冬冬

 
郑冬冬还分享了这套定位解决方案在牧场做牛羊定位监控；汽车中转仓中数量庞大的汽车监控；与星纵物联合作的医院人员与资产的室内定位等等成功案例。

图：星纵物联副总经理郑渊瑞

 
星纵物联在LoRa的基础上做了一些技术创新，比如为了让客户安装部署更便捷，他们的大部分终端设备都支持手机NFC无线配置；为了解决设备响应的及时性，星纵物联在整个标准的LoRaWAN协议上增加了Milesight D2D功能，大大缩短了节点之间的响应时间，可以把响应时间控制到1秒左右。此外星纵物联还将组播功能、底噪扫描功能应用到网关产品中，目的就是为了让客户网关部署更加简单高效。
 
星纵物联副总经理郑渊瑞分享了两个成功的案例，一个是用47000台室内环境监测传感器和2600台基于LoRaWAN的基站网关，帮助魁北克省教育部在全省范围内搭建了教育系统的空气质量监测网；另一个是智能楼宇解决方案，比如他们在飞亚达大厦、先健科技大厦部署一些LoRa设备，帮助企业在灯光控制、能源管理、环境管理和空间管理等方面进行数字化升级改造，帮助客户实现降本增效的同时，也提高了办公环境的舒适度。
 
利尔达无线产品经理张辉则分享了他们用LoRa做热控阀调节与无线远传基于LoRa的水表阀控方案。
 

结语

物联网市场的发展才刚刚起步，可以预见的是未来数字化的转型会促进物联网市场的进一步发展，加上从云计算到边缘计算的转移，效率将会极大提升，未来物联网市场中，将会出现更多样化、更复杂的应用，而物联网技术将会趋于融合。 
 
经过十年的发展，LoRa技术已经日渐成熟，未来随着物联网市场的进一步扩大，LoRa的市场机会将更大。