深圳市美力高集團有限公司　鄭華開

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LoRa技術(shù)給未來物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品帶來新的起點

深圳市美力高集團有限公司鄭華開

隨著我國的經(jīng)濟的不斷發(fā)展，中國市場成為了世界上最大的無線終端市場，物聯(lián)網(wǎng)的崛起首先將會在中國市場得到了廣大運行，各大通訊巨頭紛紛布局，中國華、韓國三星、美國iPhone、思科、愛立信等等都對中國市場虎視眈眈。物聯(lián)網(wǎng)崛起離不開當(dāng)前信息技術(shù)、無線技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前對于物聯(lián)網(wǎng)無線技術(shù)主要為GSM技術(shù)，但是業(yè)界對于GSM技術(shù)并不看好。目前物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展為突破網(wǎng)絡(luò)規(guī)模限制，需要一個遠(yuǎn)距離、大容量的系統(tǒng)功能來加強無線終端市場地位，物聯(lián)網(wǎng)硬件物理層性能是突破500億物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的瓶頸，而軟件、安全、云計算以及用戶接口已經(jīng)趨向于成熟。Semtech公司所推出的LoRa擴頻技術(shù)更是推動了物聯(lián)網(wǎng)的進一步發(fā)展。

LoRa技術(shù)；物聯(lián)網(wǎng)；無線終端

1　背景概述

近年來物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷發(fā)展，使得其不在滿足于短距離通信，其正在向遠(yuǎn)距離通信發(fā)展，故低功耗廣域網(wǎng)（LPWN）應(yīng)用而生。Semtech公司在2013年發(fā)布了一種全新的無線技-LoRa技術(shù)，相對于其他無線技術(shù)，例如Sigfox、NB—IOt、GSM技術(shù)等，LoRa技術(shù)所帶來的產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展迅速，使得其倒了商業(yè)化推廣，同時Semtech公司與半導(dǎo)體公司合作（ST，Microchip等）合作，提供芯片級的兼容解決方案。LoRa技術(shù)主要是基于在1GHz以下的超長距離低功耗的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，靈敏度高達-148dbm與目前業(yè)界使用廣泛的sub-Ghz芯片相比，其接收靈敏度提高了20db以上，且不需要使用TCXO，引起了業(yè)界的高度關(guān)注。該產(chǎn)品使用的是特殊擴頻技術(shù)，使得不同擴頻序列的終端即使使用相同的頻率也不會發(fā)生干擾，同時集成了集中器/網(wǎng)關(guān)。使得其能夠并行處理多個節(jié)點數(shù)據(jù)，擴展了系統(tǒng)容量。

2　技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用

LoRa技術(shù)相對于其他無線技術(shù)的優(yōu)勢在于遠(yuǎn)距離傳輸、百萬級的節(jié)點數(shù)以及高達0.3～50kbs的數(shù)據(jù)傳輸速率，大大增強了通信質(zhì)量以及網(wǎng)絡(luò)容量，同時LoRa信號對于建筑的穿透能力很強，這使得其更適合于大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)部署。特殊擴頻技術(shù)使得其通訊鏈路預(yù)算達到15Km左右，接受電流僅10mA，大大提高了電池使用時間。網(wǎng)關(guān)是IP網(wǎng)絡(luò)與節(jié)點通信的關(guān)鍵，通過集成網(wǎng)關(guān)/集中器使得其支持多信道多數(shù)據(jù)速率的并行處理能力。

LoRa技術(shù)因其高性能、遠(yuǎn)距離、低功耗以及支持大規(guī)模組網(wǎng)技術(shù)，使得其在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，并且使得終端-網(wǎng)關(guān)方案成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的理想技術(shù)方案。目前中國無線網(wǎng)絡(luò)中主要是以2G/3G/4G為固定協(xié)議網(wǎng)絡(luò)，故基于LoRa的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也可以采用固定協(xié)議網(wǎng)絡(luò)進行運行，通過在現(xiàn)有的基站地區(qū)安裝網(wǎng)關(guān)（集中器），通過與Ethernet連接，此方案不需要申請license，故這種蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會改變當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)市場發(fā)展局面。例如中國無線通信三巨頭：中國移動、中國聯(lián)通、中國電信，如果采用LoRa技術(shù)，通過其原有的基站網(wǎng)路，在基站中布局LoRa網(wǎng)絡(luò)，大大提高網(wǎng)絡(luò)運行速率，這對于現(xiàn)有無線領(lǐng)域發(fā)展都是極為重要的。

LoRa技術(shù)的應(yīng)用需要注意這幾點：距離范圍、供電功耗、節(jié)點數(shù)、應(yīng)用場景與成本控制。在城市場景與郊區(qū)場景，LoRa技術(shù)的距離范圍都是不同的，所以對于LoRa技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)部署拓?fù)洳季中枰Y(jié)合實際的場景來設(shè)計。LoRa技術(shù)中網(wǎng)關(guān)接入節(jié)點數(shù)或者終端數(shù)目至關(guān)重要，根據(jù)Semtech公司官方數(shù)據(jù)可知，一個SX1301為8個通道，通過LoRaWan協(xié)議，每天可接受150萬包數(shù)據(jù)，如將應(yīng)用設(shè)定為一小時一包數(shù)據(jù)，則一個SX1301網(wǎng)關(guān)可以處理62500個終端設(shè)備。在網(wǎng)絡(luò)部署方面，LoRa網(wǎng)絡(luò)區(qū)分大網(wǎng)（大范圍網(wǎng)絡(luò)部署）和小網(wǎng)（用戶自設(shè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)），近年來不少電信運營商使用LoRa技術(shù)進行網(wǎng)絡(luò)部署，隨著網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的增多，同頻譜段干擾是無可避免的，這是需要進一步研究一個統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理機制。

2016年中國通訊巨頭中興與美國Semtech公司開展了深度合作，雙方將在LoRa芯片應(yīng)用層面進行深入研究合作，并且將其運用與智慧城市領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，促進產(chǎn)業(yè)鏈的進一步發(fā)展，可見LoRa技術(shù)將可能打破當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)方面的瓶頸問題。隨著智慧城市部署、城市智能化、感知以及互聯(lián)的M-TCT發(fā)展，城市碎片化中斷設(shè)備將會接入設(shè)備，屆時LoRa技術(shù)將會打破物聯(lián)網(wǎng)僵局，促進物聯(lián)網(wǎng)端對端技術(shù)發(fā)展，引爆物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展潮流。中興針對LoRa在各個行業(yè)的發(fā)展進行深入探討，積極推動標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，制定同意的LoRa應(yīng)用規(guī)范，打造數(shù)據(jù)中國市場的LoRa應(yīng)用，如技術(shù)交流平臺、方案驗證平臺、市場合作平臺、資源對接平臺等等，可見未來構(gòu)建運營級LPWN城市物聯(lián)生態(tài)圈。

3　結(jié)論與啟示

通過上述對LoRa技術(shù)的分析與應(yīng)用，基于LoRa技術(shù)方案（節(jié)點+網(wǎng)關(guān)）對于解決物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)前發(fā)展瓶頸，通過深入研究與探討LORA網(wǎng)關(guān)/集中器在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的功能作用，為物聯(lián)網(wǎng)深入發(fā)展提供解決方案與技術(shù)支持。在LoRa技術(shù)中國化的發(fā)展中，需要注意中國網(wǎng)絡(luò)2G/3G/4G的方案的影響，根據(jù)情況進行實際結(jié)合與應(yīng)用，有利依托當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢進行深入發(fā)展，此外還需要引導(dǎo)整合產(chǎn)業(yè)鏈，推動平臺建設(shè)，鞏固物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的地位與發(fā)展。

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