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无惧NB-IoT,LoRa阵营主攻手Semtech推出新工具

谈到物联网,就不得不提到低功耗广域网络的相关技术,其中最引人注目的就是NB-IoT以及LoRa。有数据显示,从2017年到2021年,低功耗广域物联网市场份额将增长89.3%,该部分收入将从1010亿美元增长到24460亿美元,因此LPWAN在未来几年无论是产品还是应用都将呈现井喷式增长,中国的物联网发展更是被普遍看好,在此背景下,作为LoRa阵营的主攻手,Semtech首次在中国发新。


Semtech:工具升级提高LoRaWAN体验


据记者了解,Semtech此次推出了集成LoRa®器件和无线射频技术(LoRa技术)的微微型(picocell)网关模拟器,其中包括Linux实用程序和Microsoft® Windows支持软件,并同时提供一个免费的、非商用的LoRaWANTM网络服务器演示平台。


无论是全新的网关产品还是演示平台,意在快速将物联网创意形成产品应用并在安全区域完成评估以及演示,可以说Semtech这次的产品优化为物联网智能应用落地提供了全栈服务,同时降低了最初参与和评估的门槛。


具体来说,Semtech这次发布的picocell网关模拟器可以很便捷地通过一个USB端口连接到一个基于Linux或Windows的处理器上,这样的易操作性将物联网技术与智能应用更好地结合,加速了部署进程。据悉,目前多家LoRa联盟(LoRa AllianceTM)会员都可以提供兼容商用、可生产级的网络服务器及picocell网关产品,其中带有Linux支持软件的设备现在已可供货,带有Windows支持软件的设备将于2018年初供货。


此外,新发布的免费、非商用的LoRaWAN网络服务器将有能力去测试,包括加载网关、查看传感器的数据登录和网络活动以及将数据传送给应用服务器进行可视化检视,并处理与LoRaWAN 1.0.2规范的兼容性等工作。据了解,Semtech现已开通免费的演示网络服务器,已经有开发人员在使用,同时在北美、欧洲、中国以及亚太区均有访问地址。


关于LoRa与NB-IoT,你了解多少?


上文提到的LoRa、LoRaWAN以及NB-IoT到底都是何方神圣?
LoRa作为低功耗广域网通信技术,由来已久,它可以为电池供电的物联网应用提供远距离、低功耗和低成本的解决方案。基于这样的技术特质,LoRa网络主要由终端(可内置LoRa模块)、网关(或称基站)、服务器(Server)和云四部分组成,最重要的一点是应用数据可实现双向传输,这样就很容易地被集成到现有的网络基础设施中,实现比蜂窝移动网络更大的覆盖范围,同时技术也具有端到端AES128加密功能,能够在不使用GPS的情况下跟踪资产。


图片描述LoRa网络的组成要素

相比之下,NB-IoT(Narrow Band Internet of Things,又称窄带物联网),由3GPP标准化组织定义的一种技术标准,是一种专为物联网设计的窄带射频技术。NB-IoT对于完成实时、大数据量的传输还是比较占优势。


在笔者看来,物联网应用需要考虑诸多因素,例如网络成本、电池寿命、数据传输速率(吞吐率)、网络覆盖范围以及部署类型等,很显然NB-IoT和LoRa两种技术具有不同的技术特性,同时具备覆盖广、速率低、成本低、功耗少等特点,均适合低功耗物联网应用,也都在积极扩建自己的生态系统。


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LoRa的技术特征

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NB-IoT与LoRa相关技术参数对比

从两种技术的对比参数出发,在通信距离方面,NB-IoT相比其他低频广域的传播技术,链路预算可以达到20dB的提升,开阔环境下的信号覆盖范围可以增加七倍。其中20dB相当于信号穿透建筑外壁发生的损失,NB-IoT在室内环境的信号覆盖相对要好,一般通信距离可以达到15km;LoRa可以提供最大168dB的链路预算,一般来说在城市范围内无线距离范围是1-2公里,在郊区无线距离最高可达20km。


众所周知,在成本上LoRa确实存在一定优势。目前,就笔者所知,LoRaWAN模块的总体成本控制在5-10美元左右,约为NB-IoT等蜂窝LTE模块价格的一半,随着物联网市场发展越来越成熟,LoRa技术的成本预计将得到进一步下降;相比之下NB-IoT网络的复杂性越高,知识产权相关(授权频段)费用更高,这样就提高了NB-IoT的总成本,如果升级到先进的4G/ LTE基站会比LoRa通过工业网关或塔顶网关部署更昂贵。


此外,NB-IoT与LoRa在技术关键问题上主要是蜂窝和线性扩频的区别,Semtech无线和传感事业部市场营销副总裁黄旭东表示,对于消除针对蜂窝数据传输的依赖这方面,Semtech早有成功实践。


例如,Beartooth作为一家创新性的手持设备公司,其设备在前段时间哈维飓风肆虐美国德克萨斯州期间支持救援工作,有效帮助了搜索和救援小组在不需要Wi-Fi条件下继续完成对幸存者的施救。主要由于设备目前选用了Semtech的LoRa®器件和无线射频技术(LoRa技术)来支持用户在蜂窝移动网络断网期间与朋友进行对话、文本传输和定位,这就有效缓解了在网络拥堵或断网的情况下很多PTT 应用不能正常运行的困难。

Semtech:结缘物联网 注重技术生态力量

据悉,Semtech与LoRa结缘始于2012年,当年Semtech宣布收购一家名为Cycleo的法国公司,该公司拥有长距离的半导体技术IP,这就是我们熟知的LoRa技术前身。Cycleo的IP有效补充了Semtech的产品发展路线图,与当时Semtech的高灵敏度、低功耗射频收发器技术融合,形成了创新产品,在更长距离的应用中大大降低了基础设施投资的成本,至此Semtech成为拥有LoRa IP的企业。


笔者认为当时的低频广域技术不只Semtech一家,除了明智的收购行为给技术加码外,更重要还是Semtech选择在生态链上做文章。三年后,Semtech联合Actility、思科、IBM等厂商发起成立了LoRa联盟,推动LoRaWAN规范在全球的普及。

Semtech在保证私有技术和产品的商业利益的前提下,利用LoRaWAN定义使用LoRa技术的端到端标准规范以及网络的系统架构,形成了一个开放性标准规范,其中Actility、思科、IBM等很多厂商的技术专家都是LoRaWAN规范的参与者。这样就以产业生态方式完成了对全球范围内潜在市场的争取,目前LoRa联盟已有多于500家的成员。


更为重要的是,LoRaWAN这一开放性规范已经逐步得到全球大量厂商的支持,包括SK、Orange、软银、TATA等主流运营商以及国内企业阿里巴巴、中兴等巨头,短短两年逐渐成长为非授权频谱低功耗广域网络技术领域中具有影响力的一股力量。相比NB-IoT由政府、运营商以及龙头企业在国内范围大力助推,其实也并不逊色。


在技术层面还有一点也引起了笔者的关注。通常来说市面上提供的LoRa模块只能提供物理层面的传输能力,如果想要构建LoRa网络除了需要专业网关之外,终端通信还需具备线性扩频调频能力的LoRa芯片。除了这个硬性的条件外,在全球各国大量行业级和企业级的网络的部署构建中,它们或者采用LoRaWAN规范、或者基于此基础采用自有的规范,但都会有LoRa收发器芯片的需求。


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据笔者了解,2017年度LoRa芯片的出货量可以达到千万量级。如今只是在低功耗广域网络商用的初期阶段,从目前LoRa技术在全球商用的进展来看,未来几年物联网终端对于LoRa芯片的需求会呈现爆发式增长。在黄旭东的介绍下,笔者还得知除了芯片的井喷增长之外,很重要的一点,Semtech也紧跟技术发展趋势,将AI技术加入芯片和网络系统的研发中,用以解决目前的很多问题,但具体还要看后续的进展。


大举入驻世界市场 延续“生态链”传奇

Semtech无线和传感产品事业部副总裁黄旭东认为,Semtech的LoRa技术可为下一代物联网应用和垂直市场提供惊喜,这些惊喜的应用包括智慧城市、智能楼宇、智能农业、智能表计及智能供应链和物流等方面。


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广泛的应用领域

据了解,致力于为畜牧管理提供物联网(IoT)服务的初创公司Chipsafer目前正在使用Semtech的LoRa®器件和无线射频技术(LoRa技术)来开发其牧场解决方案平台。Chipsafer的传感器通过使用基于LoRaWAN的网关和LoRaWAN协议来转发牲畜身上的传感器数据,其中包括身体运动、当地湿度、温度和地理位置。如今牲畜盗窃案在全球范围内不断上升,Semtech的LoRa技术可实时跟踪牛群,其远距离、低功耗功能可支持开发新的应用和使用场景,并实现数据和位置的最佳安全性。


之前Semtech在海外发展的成果相对较多。最近有消息称,共享单车公司ofo正在将LoRa®器件和无线射频技术(LoRa技术)装备进其单车中,以补充其授权频谱连接选项来实现完整的网络连接,即使在偏远地区和密集建筑群中也可以更好地实现运营。


ofo目前在全球180多个城市中有将近1000万辆共享单车投入使用,每天需要提供2500万次骑行服务,这些单车如果都配备了GPS/GLONASS追踪器,通过云就可以将数据传输到网上应用中,从而允许ofo及其用户去锁定单车位置,LoRa技术和LoRaWAN开放协议在未来可能会为ofo提供更为广域的可靠连接。笔者猜想,随着Semtech与ofo合作的不断密切,在进军国内市场的过程中,很有可能将智能物流领域作为发展的重要切入点。

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