中国LoRa网络前景

 

物联网被公认为是继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮，是下一个万亿级的产业，应用将遍及国民经济和社会服务各个领域，成为国际科技竞争的新高地。

 

未来几年我国物联网行业将持续快速发展，年均增长率30%左右，2014年我国物联网行业市场规模6000亿元，2015年达7500亿元，预计到2020年将超过2万亿元。

 

 

低功耗广域网络（LPWAN）在物联网发展中占据重要位置，因此芯片厂商、运营商、大型设备商都开始对这个领域热衷起来，已经出现了NB-IoT，LoRa，Weightless等多个标准或者联盟。LoRa网络由于易于建设和部署，已成为当前最为普遍应用的物联网专用网络通信技术。LoRa网络部署已遍布欧洲、美国、亚太等全球多个国家。随着中国LoRa应用联盟（CLAA）的成立，LoRa技术的CLAA网络架构方案已经形成，国内LoRa网络部署全面起跑，可以预见未来中国LoRa网络有着广阔的前景。

 

LoRa技术优劣势

 

LoRa作为一种无线技术，该技术核心专利是由Semtech公司于2012年3月从法国Cycleo公司购买，Semtech公司作为最大的芯片供应商，是全球LoRa产业的主要推动者。

 

 

LoRa基于Sub-GHz的频段使其更易以较低功耗远距离通信，可以使用电池供电或者其他能量收集的方式供电；较低的数据速率也延长了电池寿命和增加了网络的容量。LoRa信号对建筑的穿透力也很强。LoRa的这些技术特点更适合于低成本大规模的物联网部署。

 

 

Lora应用

 

随着智慧城市的全面部署以及城市智能化、感知与互联的发展需求，城市越来越多的碎片化终端设备需要低功耗长距离传输的接入网络。以LoRa为代表的低功耗、远距离网络技术的出现，有机会打破物联网在互联方面的瓶颈，促进物联网端对端的成本大幅下降，引爆物联网的大规模应用。

 

Lora典型应用：

 

智能建筑

 

对于建筑的改造，加入温湿度、安全、有害气体、水流监测等传感器并且定时的将监测的信息上传，方便了管理者的监管同时更方便了用户。通常来说这些传感器的通信不需要特别频繁或者保证特别好的服务质量，同时便携式的家庭式网关便可以满足需要。所以该场景LoRa是比较合适的选择。

 

智慧水务

 

智慧水务通过数采仪、无线网络、水质水压表等在线监测设备实时感知城市供排水系统的运行状态，并采用可视化的方式有机整合水务管理部门与供排水设施，形成“城市水务物联网”，并可将海量水务信息进行及时分析与处理，并做出相应的处理结果辅助决策建议，以更加精细和动态的方式管理水务系统的整个生产、管理和服务流程，从而达到“智慧”的状态。

 

智慧农业

 

对农业来说，低功耗低成本的传感器是迫切需要的。温湿度、二氧化碳、盐碱度等传感器的应用对于农业提高产量、减少水资源的消耗等有重要的意义，这些传感器需要定期地上传数据。LoRa十分适用于这样的场景。

 

智慧油田

 

智慧油田利用各种在线的、实时测量的感知设备，诸如安装在油气水井、管道、油气处理、加工、储运设备上的各种仪表等信息传感设备，按约定的协议连接到企业网或者互联网，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

 

物流追踪

 

追踪或者定位市场的一个重要的需求就是终端的电池使用寿命。物流追踪可以作为混合型部署的实际案例。物流企业可以根据定位的需要在需要场所部网，可以是仓库或者运输车辆上，这时便携式的基站便派上了用场。LoRa可以提供这样的部署方案，同时LoRa有一个特点，在高速移动时通信相对更稳定。LoRa更适合于物流追踪。

 

国外加速部署LoRa网络

 

目前LoRa网络已经在世界多地进行试点或部署，截至目前最新公布的数据，已经有17个国家公开宣布建网计划，120多个城市地区有正在运行的LoRa网络，如美国、法国、德国、澳大利亚、印度等等国家，荷兰、瑞士、韩国等更是部署或计划部署覆盖全国的LoRa网络。

 

Orange、KPN、SK、TATA、软银、Senet、Comcast等各国主流电信运营商已选择LoRa来建设物联网专用网络，形成源于LoRaWAN的物联网标准规范并大范围推广。

 

美国网络运营商Senet已经在美国110个城市超过125000平方公里的面积搭建了LoRa试验网络，其中包括了旧金山、波士顿、圣荷西等大型城市，同时计划2017年在另外10个大型城市部署相关网络和服务，包括纽约、洛杉矶、华盛顿、芝加哥、费城、达拉斯、西雅图、圣地亚哥、亚特兰大和丹佛，这将使得LoRa在美国覆盖23个州的225个城市，覆盖人口达到5千万。

 

由英国政府支持的DigitalCatapult组织将在伦敦建设LoRa网络，这个网络将免费提供给中小企业使用；Digital Catapult将和BT（英国电信）合作在伦敦一些区域（主要是大学园区）去建设50个LoRa基站。

 

韩国SK通信与540个合作公司一起部署的LoRa应用服务大概有50项，其中现在主推的是与韩国农村社区公司合作的农业相关水位测量的项目，还有包括单车追踪系统和定位监视方案，贸易区分析方案，智能路灯控制方案等。

 

软银和Actility合作布建LoRa网路，以广泛支持在日本的各种应用，包括年长者照护追踪、隧道状况监控、水表自动化等领域。

 

 

 

 

 

LoRa扩频通信

 

 

1944年，好莱坞26岁女影星HedyLamarr（号称世界上最美丽的女人）发明了扩频通信技术，这种跳频技术可以有效地抗击干扰和实现加密。

 

 

后来人们发现，扩频技术可以得到如下收益：从各种类型的噪声和多径失真中获得免疫性；得到信噪比的增益。换句话说，使用扩频通信抗干扰性更强，通信距离更远。CDMA和WiFi都使用了扩频技术。

扩频调制的示意图如下所示，用户数据的原始信号与扩展编码位流进行XOR（异或）运算，生成发送信号流，这种调制带来的影响是传输信号的带宽有显著增加（扩展了频谱）。

当然扩频技术也不是万能的，它至少有2个弊端：扩展编码调制生成更多片的数据流导致通信数据率下降；较复杂的调制和解调机制。

 

长期以来，要提高通信距离常用的办法是提高发射功率，同时也带来更多的能耗。电池供电的设备（如水表）一般只能使用微功率无线通信，这样一来就限制了其通信距离。现在，SemTech公司推出的LoRa射频，因为采用了扩频调制技术，从而在同等的功耗下取得更远的通信距离。

 

 

国内LoRa网络起跑

 

CLAA网络推行开放的闭环、共享共建的运营模式，使CLAA联盟成员都是网络的建设者、运营者、使用者和应用开发者。通过CLAA网络的运营，让物联网真正走入民众的生产、生活。通过廉价、灵活的物联网部署，结合云数据平台实现泛感知。物联网信息可以被广泛获取，且被智能有序的管理，让全民共享物联网数据的价值。大中小型客户及合作伙伴都能从CLAA网络的应用和运营中获得收益，网络部署规模越大、承载的应用越多，收益越大。 

 

 

从垂直行业应用来看，目前国内已有大量基于LoRa的智慧园区、工业、农林水利、能源、智慧城市等各个领域解决方案，不少方案已具备落地和规模化复制的基础，这些使得LoRa在国内规模化普及奠定了基础。