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被阿里“拐進(jìn)”廣域網(wǎng)領(lǐng)域的LoRa
2017年，阿里巴巴想要進(jìn)入工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，只有云還不夠，為了爭(zhēng)奪對(duì)于LPWAN的產(chǎn)業(yè)話語權(quán)，準(zhǔn)備和運(yùn)營(yíng)商干一架，但苦于手里沒有可連接的東西，國家是不可能單獨(dú)為他來授權(quán)一個(gè)頻段的。
于是，阿里巴巴先是作價(jià)12.233億元從賠款困頓中的中興通訊手里買來中興軟創(chuàng)43.66%的股權(quán)，成為中興軟創(chuàng)的實(shí)際控制人。據(jù)了解，中興軟創(chuàng)曾為全球70個(gè)國家的145家運(yùn)營(yíng)商提供技術(shù)支持服務(wù)，幫助它們構(gòu)建和完善自己的業(yè)務(wù)支持系統(tǒng)（BSS）和運(yùn)營(yíng)支持系統(tǒng)（OSS），也是國內(nèi)三家運(yùn)營(yíng)商BSS/OSS的核心供應(yīng)商。這意味著，在接手中興軟創(chuàng)之后，阿里巴巴將擁有初具規(guī)模的電信運(yùn)營(yíng)商渠道與能力。
緊接著，阿里巴巴又聯(lián)手美國的一家無線通信公司Semtech來做一個(gè)協(xié)議，因?yàn)檫@家公司以LoRa技術(shù)著稱，該技術(shù)工作在非授權(quán)頻段，布局起來相對(duì)自由。
在這之前，LoRaWAN的戰(zhàn)場(chǎng)主要以局域網(wǎng)或城域網(wǎng)為主，沒有全球性互通的網(wǎng)絡(luò)，很難實(shí)現(xiàn)漫游，大規(guī)模的核心網(wǎng)供應(yīng)商都是與運(yùn)營(yíng)商合作，提供服務(wù)。而阿里巴巴的需求是做涵蓋室內(nèi)小場(chǎng)景的廣域物聯(lián)網(wǎng)，場(chǎng)景要求實(shí)現(xiàn)壓秒級(jí)的響應(yīng)，數(shù)據(jù)還必須可在本地流轉(zhuǎn)，無需上云，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的相互通信，漫游需求也較高，這與傳統(tǒng)的LoRaWAN協(xié)議中的NS和AS數(shù)據(jù)處理機(jī)制以及喚醒機(jī)制等都存在違背之處。
于是，Semtech決定聯(lián)合阿里巴巴LinkWAN團(tuán)隊(duì)定制一種基于LoRa技術(shù)的全新協(xié)議——D2D，實(shí)現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備間的通信。
LoRa迎來市場(chǎng)第二春
阿里巴巴旗下阿里云號(hào)稱要在2023年前連接100億臺(tái)設(shè)備。說干就干，阿里巴巴與中國鐵塔合作，在杭州和寧波持續(xù)建了幾千個(gè)基站準(zhǔn)備商用，基站掛在鐵塔一半高的位置。有消息稱，阿里巴巴在自有的業(yè)務(wù)中，分別用4個(gè)LoRa微型網(wǎng)關(guān)和4個(gè)基站完成了20萬平方米菜鳥園區(qū)的LPWAN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。騰訊見狀，也在深圳建了1000個(gè)不到點(diǎn)的基站，覆蓋南山區(qū)，宣稱要為城市、金融、醫(yī)療、零售和工業(yè)等提供智慧解決方案。
在這樣的大背景下，LoRa迎來市場(chǎng)第二春。知乎上一位名叫shoko camel的參與過阿里L(fēng)INKWAN早期試點(diǎn)項(xiàng)目的工程師的說法也印證了這一點(diǎn)，他說：“16年以前物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域LoRa很火，之后NB-IoT很火，18開始LoRa又重新被人重視，個(gè)人感受很真切。”同時(shí)在他看來，CLAA/LINKWAN同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)，還是LoRaWAN標(biāo)準(zhǔn)更符合物聯(lián)網(wǎng)各個(gè)領(lǐng)域的大小開發(fā)者的開發(fā)習(xí)慣。
為什么說LoRa具有局域網(wǎng)基因？
在講這個(gè)問題前，我們來了解一下LoRa技術(shù)的部分基本技術(shù)指標(biāo)。首先，LoRa采用擴(kuò)頻技術(shù)，工作在非授權(quán)頻段，ISM頻段包括433MHz、470MHz、868MHz、915 MHz等，一個(gè)LoRa網(wǎng)關(guān)可以連接成千上萬個(gè)LoRa節(jié)點(diǎn)，傳輸速率18b/s~62.5kb/s。
重點(diǎn)來了，433MHz、470MHz、868MHz、915 MHz這些頻段是非授權(quán)的，非授權(quán)意味著免費(fèi)，也意味著字面上的“人人可用”，信道就會(huì)變得異常擁擠，歐洲的868MHz、美國的915 MHz尚有國家級(jí)規(guī)范。但在中國是另外一種情況，470-510 MHz這40MHz的帶寬原來是授權(quán)給廣電用的，但廣電一直不那么強(qiáng)勢(shì)，沒有主動(dòng)收回來，所以工信部就出了很多文件，通俗地講就是：“你可以用這個(gè)頻段，但我不保證信道干凈，不保證你不受影響。”言外之意：“你受影響是應(yīng)該的，但你不能去影響別人。”
因此，為了防止亂象，不給廣播、衛(wèi)星監(jiān)控等造成大量的干擾，繼2017年發(fā)布征求意見稿后，2019年工信部發(fā)布公告《微功率短距離無線電發(fā)射設(shè)備管理要求》，在該公告中將LoRa正式歸為微功率短距離的第四部分民用計(jì)量?jī)x表，限制LoRa只能在建筑樓宇、住宅小區(qū)及村莊等小范圍內(nèi)組網(wǎng)應(yīng)用，任意時(shí)刻限單個(gè)信道發(fā)射，且必須具備“發(fā)射前搜尋”等干擾規(guī)避功能，不能被用戶關(guān)閉或者調(diào)整。若使用頻率與當(dāng)?shù)芈曇簟㈦娨晱V播電臺(tái)頻率相同時(shí)，不得在當(dāng)?shù)厥褂?；若?duì)當(dāng)?shù)芈曇?、電視廣播接收產(chǎn)生干擾，應(yīng)立即停止使用，待消除干擾或調(diào)整到無干擾頻率后方可重新使用。
此外，該公告還規(guī)定了LoRa在中國的使用頻率范圍是470~510MHz，發(fā)射功率限定在50mW，單次發(fā)射持續(xù)時(shí)間不得超過1s，并對(duì)發(fā)射功率譜密度限值、占用帶寬和頻率容限等作出了規(guī)定。
綜上，LoRa不論是從漫游問題、發(fā)射功率還是持續(xù)發(fā)射時(shí)間的角度出發(fā)，都是不具備廣域網(wǎng)條件的，而工信部的這份公告也正式判定LoRa是一種具有局域網(wǎng)基因的技術(shù)。
局域網(wǎng)基因下，LoRa為何能傳得遠(yuǎn)？
LoRa帶著局域網(wǎng)的基因能傳得遠(yuǎn)，是因?yàn)槠浣邮侦`敏度很高，能做到-140dBm，而像普通的局域網(wǎng)技術(shù)，例如藍(lán)牙的接收靈敏度通常只有-95dBm，這一進(jìn)一出相差45dB。傳統(tǒng)藍(lán)牙設(shè)備的最大發(fā)射功率分3個(gè)等級(jí)：Class1為100mW(20dBm)，Class2為2.5mW(4dBm)，Class3為1mW(0dBm)，而LoRa網(wǎng)關(guān)和節(jié)點(diǎn)調(diào)整的最大功率分別為27dBm和22dBm。排除實(shí)際環(huán)境干擾，以多出40dB的鏈路預(yù)算為例，藍(lán)牙的發(fā)射功率需要是LoRa的10000倍，才能和LoRa達(dá)到相同的傳輸距離。因此對(duì)于長(zhǎng)距離接收，LoRa有獨(dú)霸江湖的利器。
具體實(shí)現(xiàn)方面，磐啟微電子的創(chuàng)始人及CEO李寶騏表示：“在給定的發(fā)射功率下，要提高LoRa的傳輸距離，只能提高接收靈敏度，通過射頻的噪聲系數(shù)，降低NF，可以提高靈敏度，減小通信帶寬，以及解調(diào)信號(hào)與噪聲比，優(yōu)化SNR來提高靈敏度。”他高度贊揚(yáng)了Semtech的多項(xiàng)技術(shù)專利，正是這些技術(shù)專利的貢獻(xiàn)，才有了LoRa傳得遠(yuǎn)的可能。
為什么要引用他的話，因?yàn)榕蛦⑽㈦娮邮菄鴥?nèi)唯一擁有全自主研發(fā)的Chirp-IOT技術(shù)的一家本土公司，作為公司技術(shù)主力，李寶騏對(duì)這些技術(shù)了熟于心；從市場(chǎng)的層面來講，磐啟微和Semtech是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，但他們的業(yè)務(wù)面向會(huì)有所不同。
值得一提的是，關(guān)于LoRa技術(shù)的研發(fā)難度，阿里巴巴一開始也對(duì)Semtech產(chǎn)生過懷疑，阿里巴巴的總裁曾想繞過Semtech的專利來做，后來還找專利律師進(jìn)行過評(píng)估，花費(fèi)了半年多時(shí)間，結(jié)果發(fā)現(xiàn)真的很難繞開，于是對(duì)Semtech的技術(shù)變得很認(rèn)。
LoRa只是解決了距離問題，和NB-IoT并非競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系
從技術(shù)生態(tài)的角度來看，LoRa和NB-IoT技術(shù)相差很遠(yuǎn)，LoRa是一種物理層的調(diào)制技術(shù)，可將其用于不同的協(xié)議中，比如LoRaWAN協(xié)議、CLAA網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、LoRa私有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和LoRa數(shù)據(jù)透?jìng)鞯?。而NB-IoT是一種成熟的廣域網(wǎng)協(xié)議，2016年6月獲得3GPP通過，2020年7月被接受為ITU IMT-2020 5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從此NB-IoT被納入全球5G標(biāo)準(zhǔn)。
從應(yīng)用生態(tài)的角度來看，LoRa和NB-IoT的應(yīng)用方向也不一樣，需要強(qiáng)漫游的地方只能選用蜂窩物聯(lián)網(wǎng)（基站多，運(yùn)行穩(wěn)定），需要高速移動(dòng)的地方LoRa會(huì)更適合，當(dāng)然蜂窩技術(shù)中的eMTC可以彌補(bǔ)NB-IoT高速移動(dòng)的缺陷，但此處僅對(duì)前兩者進(jìn)行對(duì)比。
此外，工作在ISM頻段的LoRa因?yàn)橹С制髽I(yè)自建、產(chǎn)業(yè)鏈更成熟、更靈活的組網(wǎng)方式等原因，可以很好的彌補(bǔ)NB-IoT的不足，尤其是在智能樓宇、智慧園區(qū)、智慧港口這類用戶不希望數(shù)據(jù)經(jīng)過運(yùn)營(yíng)商的環(huán)境中，以及像環(huán)境監(jiān)測(cè)、畜牧養(yǎng)殖、礦井監(jiān)測(cè)等偏遠(yuǎn)或者環(huán)境惡劣等NB-IoT覆蓋不足的場(chǎng)景。
因此，LoRa只是解決了距離問題，和NB-IoT并非競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，兩者既有交疊，有各自擁有獨(dú)門特色，在市場(chǎng)中相輔相成。根據(jù)IoT Analytics的預(yù)測(cè)，2017- 2023年間，低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到109%，到2023年低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)總數(shù)超過11億，用戶在此類連接上的支出超過47億美元。2018年，NB-IoT和LoRa已經(jīng)占據(jù)了低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)70%的市場(chǎng)份額，這一比例還在持續(xù)增長(zhǎng)，到2023年會(huì)達(dá)到85%。
此外，2016年到2018年間，LoRa處于暫時(shí)領(lǐng)先地位，不過由于全球主流運(yùn)營(yíng)商的支持，NB-IoT這幾年得到了飛速發(fā)展。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，截至2021年4月，全球已經(jīng)有71個(gè)國家投資建設(shè)了129張移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)，其中NB-IoT網(wǎng)絡(luò)達(dá)到93張。
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