Semtech力推LoRa，要讓生態(tài)鏈上的客戶都賺到錢(qián)

2020年突如其來(lái)的新冠肺炎疫情擾亂了世界，很多公司的業(yè)務(wù)受到了影響，但Semtech 在2020年中國(guó)的業(yè)務(wù)仍保持著穩(wěn)健增長(zhǎng)，在2021年，Semtech將繼續(xù)擴(kuò)大在中國(guó)市場(chǎng)的投入。Semtech是LoRa芯片的主要提供商。

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的運(yùn)營(yíng)商在大力推廣NB-IoT，Semtech的LoRa為何仍保持了良好的發(fā)展勢(shì)頭？為此，電子產(chǎn)品世界記者訪問(wèn)了Semtech高級(jí)副總裁張暉、副總裁黃旭東、中國(guó)區(qū)市場(chǎng)戰(zhàn)略總監(jiān)甘泉先生。

受訪人(從左至右)：Semtech副總裁黃旭東、Semtech高級(jí)副總裁張暉、Semtech中國(guó)區(qū)市場(chǎng)戰(zhàn)略總監(jiān)甘泉

1 LoRa的發(fā)展離不開(kāi)自身優(yōu)勢(shì)與聯(lián)盟的推動(dòng)

首先介紹一下LoRa很快在全球傳播的原因。LoRa可以用于各種碎片化的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，可以在沒(méi)有信號(hào)或者信號(hào)很差的地方應(yīng)用。

據(jù)市場(chǎng)調(diào)查公司統(tǒng)計(jì)，LoRa在全球發(fā)展迅速，截至2020年7月，全球部署了80萬(wàn)網(wǎng)關(guān)，可以支撐1.45億節(jié)點(diǎn)，已在全球150個(gè)國(guó)家部署。目前LoRa聯(lián)盟也越來(lái)越龐大，已有500個(gè)會(huì)員，許多來(lái)自中國(guó)，例如阿里巴巴和騰訊這樣大型的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)廠商。

如下圖，LoRa生態(tài)在國(guó)外主要是運(yùn)營(yíng)商使用的LPWAN技術(shù)LoRaWAN，預(yù)計(jì)到2023年，43%的LPWAN會(huì)用到LoRa。在國(guó)內(nèi)，由于國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商主推NB-IoT，LoRa主要用于私有網(wǎng)和專有網(wǎng)，被稱為“長(zhǎng)Wi-Fi”，使用方式和 Wi-Fi 完全相同，而且功耗更低。

圖 LoRa與其他網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系

LoRa的最大優(yōu)勢(shì)是可以按需布網(wǎng)，像Wi-Fi一樣按需規(guī)劃和部署。而且相比Wi-Fi，LoRa的穿透力更強(qiáng)，因此覆蓋范圍更廣。這非常適合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的一個(gè)特點(diǎn)是傳感器不能移動(dòng)，不像手機(jī)那樣——如果手機(jī)信號(hào)不好，人可以挪到窗口或門(mén)外，但是運(yùn)營(yíng)商的大網(wǎng)一般不能移動(dòng)網(wǎng)關(guān)。而LoRa可以靈活布網(wǎng)，且網(wǎng)絡(luò)可大可小。

實(shí)際上，LoRa與Wi-Fi可以互補(bǔ)。這可從兩方面來(lái)理解。①?gòu)募夹g(shù)層面看，二者可以互補(bǔ)。LoRa的定位是長(zhǎng)Wi-Fi，特點(diǎn)是遠(yuǎn)距離，超低功耗，可以給電池供電，速率低。例如Semtech有很多客戶和合作伙伴，做LoRa加Wi-Fi方案。②從商業(yè)模式角度，LoRa很適合自組網(wǎng)，可與運(yùn)營(yíng)商的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)互補(bǔ)，運(yùn)營(yíng)商組大網(wǎng)，LoRa組小網(wǎng)。

表計(jì)行業(yè)是LoRa在中國(guó)第一個(gè)落地的行業(yè)。盡管國(guó)內(nèi)NB-IoT推得很猛，但很多客戶還繼續(xù)在用LoRa，因?yàn)橐恍﹪?guó)內(nèi)客戶做了技術(shù)上的比較，認(rèn)為L(zhǎng)oRa至少在抄表上的應(yīng)用很好。再有，一些水氣表客戶被NB-IoT運(yùn)營(yíng)商壓得太厲害，由于同質(zhì)化很難生存，因此有部分客戶尋求用LoRa去做差異化的解決方案。

現(xiàn)在Semtech不僅做芯片，也是LoRa聯(lián)盟的積極推動(dòng)者，非常注重對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的培育，倡導(dǎo)要讓所有的合作伙伴賺錢(qián)，只有合作伙伴盈利了，LoRa也就成功了?，F(xiàn)在Semtech的中國(guó)朋友圈很強(qiáng)，解決方案合作伙伴有利爾達(dá)、安美通、信銳技術(shù)等，云平臺(tái)的合作伙伴有騰訊、阿里巴巴等，還有眾多系統(tǒng)集成客戶。

另外，作為一家全球化公司，Semtech要讓LoRa滲透到所有國(guó)家和地區(qū)。LoRa聯(lián)盟里有大公司和小公司，通過(guò)合作，使LoRa全球的生態(tài)系統(tǒng)能健康發(fā)展。目前已取得了一些成效，例如亞太區(qū)LoRa峰會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)就是來(lái)自阿里巴巴的代表。

圖 LoRa聯(lián)盟部分成員

2 自組、安全、可控

為何有如此多的生態(tài)伙伴積極推動(dòng)LoRa？從部署角度，LoRa具有自組、可控和安全的特點(diǎn)。

● 自組?？梢园葱璨季W(wǎng)，可以建私有網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)，或者對(duì)網(wǎng)絡(luò)的安全性和配置有自己的要求，因此要建自己的網(wǎng)。

● 可控。如果創(chuàng)新，一定要在你的掌控之中，包括硬件上的從結(jié)構(gòu)到網(wǎng)關(guān)、協(xié)議，以及軟件上的后臺(tái)數(shù)據(jù)，一定要在用戶——方案商的手里。如果運(yùn)營(yíng)商已組了網(wǎng)，協(xié)議已經(jīng)規(guī)定好了，給客戶的創(chuàng)新空間就有限了。

下圖是香農(nóng)極限，可見(jiàn)LoRa很接近香農(nóng)極限，覆蓋范圍是在用戶的可控范圍里，且靈敏度極高。

圖 LoRa接近香農(nóng)極限

● 安全。涉及兩方面：①物理層/硬件技術(shù)。②從傳輸數(shù)據(jù)的層面看。

①LoRa只是一個(gè)物理層的調(diào)制技術(shù)（如下圖），現(xiàn)在市面上的所有 LoRa 芯片，也只是完成簡(jiǎn)單的物理層工作。而市場(chǎng)上 Wi-Fi、2G、3G、NB-IoT 等其他芯片，都是帶有自身協(xié)議棧的，為下圖OSI模型中的網(wǎng)絡(luò)層+數(shù)據(jù)鏈路層+物理層。

圖 OSI網(wǎng)絡(luò)分層示意圖

如果從物理層基礎(chǔ)去看安全，涉及兩方面：一方面是抗干擾，另外是信號(hào)的隱蔽性。在隱蔽性方面，由于LoRa是擴(kuò)頻技術(shù)，可以把信號(hào)放在噪聲之下（如下圖），因此很難偵測(cè)到。這種是原來(lái)只有在軍隊(duì)中才會(huì)用到的擴(kuò)頻技術(shù)，用于管理航母、核潛艇的位置。因此可以說(shuō)LoRa技術(shù)是常見(jiàn)的所有通訊技術(shù)里靈敏度最好的，抗干擾性最強(qiáng)。

圖 LoRa擴(kuò)頻技術(shù)可以把信號(hào)放在噪聲之下

②數(shù)據(jù)加密傳輸角度。如果和運(yùn)營(yíng)商的數(shù)據(jù)傳輸比較，從節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)關(guān)，然后到運(yùn)營(yíng)商的服務(wù)器，然后再傳到客戶的應(yīng)用設(shè)備上，是一個(gè)很長(zhǎng)的鏈條。鏈條越長(zhǎng)就越就越容易被偵破。由于LoRa的數(shù)據(jù)留在本地了，因此很難被偵破。

另外在安全性方面，跟運(yùn)營(yíng)商的安全級(jí)相比，其實(shí)沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的可比性，主要在于客戶怎么去配置?？蛻羧绻幌肱渲?，那一定是比運(yùn)營(yíng)商的安全級(jí)別低很多；如果客戶想配置得很嚴(yán)格，可以把它作為軍用方案來(lái)配置，那么它的安全級(jí)別就會(huì)非常高。

再有，從芯片供貨角度，Semtech的LoRa芯片也是安全的，不受中美貿(mào)易戰(zhàn)的影響。在中國(guó)使用的 LoRa 芯片是由 Semtech (International) AG 研發(fā)和供應(yīng)的，其是瑞士公司。而LoRa芯片的制造、組裝和代理分銷是在亞洲地區(qū)進(jìn)行的。此外，Semtech還有2家合作伙伴——技術(shù)授權(quán)給了ST公司和一家亞洲公司，所以LoRa芯片從供貨上沒(méi)有問(wèn)題。

3 LoRa芯片研發(fā)策略

互聯(lián)網(wǎng)是非常碎片化的。Semtech的策略第一步是只做射頻收發(fā)芯片，也可以配套MCU去支撐這些碎片化的市場(chǎng)，慢慢地有一些上量的應(yīng)用起來(lái)，然后根據(jù)上量的應(yīng)用，去做針對(duì)該市場(chǎng)或應(yīng)用的芯片。

例如LR1110定位芯片就是經(jīng)過(guò)這個(gè)思路演變而來(lái)的。一開(kāi)始，Semtech只做一個(gè)射頻收發(fā)的LoRa芯片，當(dāng)看到資產(chǎn)管理這個(gè)大市場(chǎng)，就針對(duì)其去做出芯片。

所以Semtech是針對(duì)幫助客戶解決應(yīng)用難點(diǎn)、提供給客戶解決方案的公司。

4 LoRa Edge?：實(shí)現(xiàn)室內(nèi)室外全覆蓋的地理定位

2020年Semtech推出的最重磅產(chǎn)品是基于LoRa的帶有地理定位的芯片，以及云平臺(tái)系統(tǒng)，該產(chǎn)品系列名為L(zhǎng)oRa Edge?，第一款產(chǎn)品LR1110。

該平臺(tái)集成了超低功耗的LoRa收發(fā)器、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）和Wi-Fi掃描技術(shù)，將LoRa Edge?解決方案與基于云的定位服務(wù)相結(jié)合，創(chuàng)建了一個(gè)獨(dú)特的系統(tǒng)架構(gòu)，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位和低功耗，其目標(biāo)應(yīng)用市場(chǎng)包含了工業(yè)、樓宇、家居、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸和物流等領(lǐng)域。

LoRa Edge?推出的背景是物聯(lián)網(wǎng)的定位需求非常多，并且要求功耗很低，又要傳得很遠(yuǎn)，成本低。目前做物聯(lián)網(wǎng)定位的有多種方案，但UWB很貴，RFID只能做近距離的記錄，LoRa有遠(yuǎn)距離傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，并用LoRa和定位整合在一起，可解決更多的連接問(wèn)題。

由于客戶不再需要添加GNSS定位，LR1110是非常有特色的，①集成了室內(nèi)和室外整個(gè)設(shè)備，不管是在室外（用GNSS），在室內(nèi)（用Wi-Fi）都可以實(shí)現(xiàn)定位，然后傳輸通過(guò)LoRa。②系統(tǒng)的功耗非常的低，是原來(lái)的系統(tǒng)功耗的1/10。③Semtech還能提供從終端到網(wǎng)關(guān)，最終到云端的整套的解決方案。④靈敏度也提升了3dB，相當(dāng)于傳輸距離提升了40%。

下圖就是LR1110最具創(chuàng)新的地方，可見(jiàn)其內(nèi)部包含了1顆LoRa，還包含了1個(gè)被動(dòng)的Wi-Fi信號(hào)掃描的器件，還包含了1個(gè)GNSS的衛(wèi)星定位芯片，這3顆芯片再加上加密引擎，相當(dāng)于是4顆芯片集成在1顆芯片上，所以芯片的尺寸非常小，成本也非常低。其運(yùn)營(yíng)模式是通過(guò)這幾樣功能的整合，再配合一個(gè)云平臺(tái)來(lái)做定位。

●   LR1110為何功耗極低？這要從其工作原理來(lái)解釋：LR1110會(huì)定時(shí)地地醒過(guò)來(lái)，“聽(tīng)”一下周圍有沒(méi)有Wi-Fi的信號(hào)，如果有，就把這個(gè)路由器的數(shù)據(jù)收集一下，然后通過(guò)LoRa網(wǎng)絡(luò)傳到后臺(tái)，后臺(tái)有一個(gè)LoRa的云解析的服務(wù)器，通過(guò)收到的這些Wi-Fi信號(hào)的地址信息和能量強(qiáng)度，就可以算出來(lái)設(shè)備在什么位置。

這種方案和手機(jī)的Wi-Fi定位的原理是一樣的，不同點(diǎn)在于LR1110只做監(jiān)聽(tīng)的功能，沒(méi)有發(fā)射，協(xié)議棧簡(jiǎn)單，因此功耗不僅降低了，成本也降低了。

●   為何定位速度快？LR1110采用GNSS衛(wèi)星定位。市面上主流的衛(wèi)星定位都是在手機(jī)端/定位端做運(yùn)算。實(shí)際上傳統(tǒng)的導(dǎo)航，開(kāi)機(jī)的時(shí)候，一般有30秒~1分鐘的時(shí)間在進(jìn)行定位運(yùn)算，因此功耗很大，時(shí)間也很長(zhǎng)?，F(xiàn)在物流應(yīng)用中的絕大多數(shù)定位是靠本地運(yùn)算，所以一般情況下，一個(gè)車載或物流追蹤設(shè)備的定位時(shí)間一般要30秒，，然后再把定位數(shù)據(jù)放到后臺(tái)，功耗也很大。

而LR1110的定位是一個(gè)重大的創(chuàng)新。它每個(gè)星期或每隔一段時(shí)間把附近網(wǎng)關(guān)對(duì)應(yīng)的星歷數(shù)據(jù)下載到定位終端。終端工作時(shí)定位啟動(dòng)后需要約1秒的時(shí)間進(jìn)行搜星，然后把搜星數(shù)據(jù)跟本地的星歷數(shù)據(jù)做簡(jiǎn)單運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果為幾十個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，然后把該數(shù)據(jù)送到后臺(tái)，通過(guò)云服務(wù)器就可以算出來(lái)這個(gè)設(shè)備在哪里。這樣整個(gè)系統(tǒng)的定位等待時(shí)間就會(huì)大大減少。

定位市場(chǎng)的應(yīng)用很多，該顛覆性的產(chǎn)品可打開(kāi)定位市場(chǎng)。因?yàn)檫^(guò)去受成本、功耗等因素制約，例如在車輛追蹤、寵物管理、農(nóng)業(yè)設(shè)備、工廠設(shè)施等方面都有應(yīng)用。在此之前， Semtech的伙伴也是通過(guò)LoRa加Wi-Fi，或LoRa加藍(lán)牙，或LoRa加GNSS方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。