NB-IoT发展如火如荼 LoRa究竟前景如何

近日，中国移动发布了500万片NB-IoT单模模组采购招标公告。备受运营商和华为等大厂的青睐，NB-IoT技术的发展可谓如火如荼。而阿里、腾讯、Google等互联网厂商却押宝LoRa。阿里还发出口号：“现在，每个家庭都有WiFi，将来，每个企业都将有LoRa。”我们一定会问，LoRa究竟前景如何？

何谓 LoRa？

物联网应用中的无线技术，有运营商广域网的GPRS、3G、4G等，还有局域网短距离的ZigBee、Wi-Fi、蓝牙。虽然这些无线技术本身已经成熟，但是在长距离和低功耗两者之间只能二选一。LPWA（低功耗广域网）在这个背景下应运而生，专为远距离、低带宽、低功耗、大量连接的物联网应用而设计。

LPWA包括LoRa、Sigfox和NB-IoT等，其中 LoRa 从 2013 年开始进入中国，LoRa芯片在中国的出货量也与日俱增。

LoRa（Long Range的简称）应对不同的使用目的，可以分为3种，分别是Class A，基本定时传输用，强调省电；Class B，除基本传输功能外，增加触发性传输能力；Class C，提供持续传输功能。

针对物联网应用，LoRa具备三大特点：

1.最远15公里的传输距离。

2.低功耗，一颗钮扣电池可以让感测节点运作1年。

3.低成本，免牌照的频段、基础设施以及节点或终端的低成本让网络建设运维较为容易。

LoRa较量NB-IoT

在低功耗广域技术中，与NB-IoT齐头并进的就是LoRa，因此这两项技术常常被拿来比较。LoRa与NB-IoT其实各有利弊，并没有明显特征表明谁优谁劣。从现阶段来看，强调统一标准、超高可靠性的NB-IoT技术，与追求个性化布设、满足场景化需求的LoRa技术，具有互补性。

1.频谱

LoRa物联网技术在非授权频谱上工作。因此，由LoRaWAN（LoRa联盟推动的低功耗广域网协议）支持的应用程序成本较低。与LoRa的异步协议不同，NB-IoT 服务是同步的，并使用授权频段。

2.网络

NB-IoT与LoRa远程覆盖能力都不错，NB-IoT更优，其覆盖范围可延长至18-21公里，高于LoRa提供的12-15公里覆盖范围。不过，由于LoRa不依赖蜂窝数据或WiFi，其覆盖范围在所有地区都保持相对稳定。

3.电池

电池方面LoRa表现更好。由于NB-IoT在蜂窝授权频谱上工作，设备必须定时进行网络同步，相应会消耗电量。而基于ALOHA 的LoRa架构中不需要这样的网络同步。在LoRa 的异步频段中，终端应用程序精确决定设备的“休眠”时间，因此电池电量可以轻松保存。NB-IoT 的线性发射器需要的“峰值电流”比采用非线性调制的 LoRa多几个数量级，对电池施加额外压力。

4.速率

在这方面，NB-IoT或许可以将LoRa甩在后边，其窄带设置中的平均数据速率为200Kbps，大约是LoRa工具运行的数据速率的20倍。NB-IoT的较高数据速率使其成为需要更快速数据吞吐量应用程序的理想选择。

5.成本

LPWAN协议无论多强大都需要考虑其低成本，否则它们不能是可行的物联网解决方案。LoRa协议在这方面有优势，LoRa协议模块的总体成本在50元-70元左右，约为 NB-IoT 等蜂窝 LTE 模块价格的一半。NB-IoT网络的复杂性越高，授权频段的费用就更高，也提高了 NB-IoT 的总成本。

6.模式

从商业模式上来看，NB-IoT属于运营商建网，业务方不需要自己来考虑基站的部署，但网络质量、安全都是不可控的风险，且企业自身的增值也会受到一定阻碍。LoRa，属于企业自建网络，基站需自己部署，后续需自己运维、优化等，覆盖的点位、网络质量及安全等维度都要自己负责。

LoRa生态系统逐渐扩大

去年，工信部发布了《微功率短距离无线电发射设备技术要求（征求意见稿）》，一时间使得LoRa的商用前景变得不够明朗。然而，LoRa没有就此销声匿迹，阿里、腾讯、中国联通、广电集团和Google等众多企业相继加入了LoRa阵营，产业生态不断壮大。

3月28日，阿里高调宣布：“全面进军物联网”，在杭州部署基于LoRa技术的物联网平台。

7月31日，LoRa联盟与腾讯联合宣布，腾讯已在最高层面加入了LoRa联盟。

8月17日，中国铁塔与阿里签署战略合作，为阿里巴巴的物联网建设提供站址资源。

9月1日，中国联通物联网公司、中兴克拉、Semtech三方共同发布联通“LoRa连接管理平台”。

9月19日，阿里云物联网战略再次提速，在杭州云栖大会上正式启动“达尔文计划”，宣告全面推动LoRa覆盖与普及。

自今年3月起，由于看好在非授权频谱的广域网前景，阿里实行一系列举措推进LoRa在我国的拓展。腾讯也宣布将在深圳与当地合作伙伴共同建立一个LoRaWAN网络，为各种物联网应用和终端用户，提供从设备、边缘到云端的LoRaWAN一体化解决方案。

众所周知，国内三大运营商对于NB-IoT技术青睐有加，并且投入巨大。除了中国移动，中国联通在此前也启动了规模高达300万只的NB-IoT模组招标。虽然，中国联通已重金投入NB-IoT，但考虑到成本方面问题，或成局限。NB-IoT模组，去年电信的集采价格是66元，今年联通限价到35元，短期内进一步拉低成本的空间有限。

相比之下，LoRa全产业链具有成本优势，在前期有利于政企客户低成本灵活部署。而这也是联通切入LoRa市场的一个重要原因，它可利用自身的物联网平台优势和渠道资源，与合作伙伴一起探索新的商业机会。

对于整个产业链的核心，LoRa芯片技术也已成熟。目前，美国Semtech公司是LoRa芯片的核心供应商，掌握着LoRa底层技术的核心专利。而Semtech的客户主要有两种，一是获得Semtech LoRa芯片IP授权的半导体公司；二是直接采用Semtech芯片做SIP级芯片的厂商，包括微芯科技（Microchip）等。

目前，LoRaWAN标准已建立起“LoRa芯片-模组-传感器-基站或网关-网络服务-应用服务”的完整生态链。

LoRa应用不断拓展

LoRa技术因为其低功耗、深度覆盖、容易部署等优势使得其适用于要求功耗低、距离远、大量连接以及定位跟踪等物联网应用，如智能抄表、智慧停车、车辆追踪、宠物跟踪、智慧农业、智慧工业、智慧城市、智慧社区等应用和领域。

智慧停车

LoRa技术因其灵活部署的特点可以节省大量施工成本，同时一个LoRa网关可管理数百个车位的LoRa传感器，实时监控车位使用情况。

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场所部网，LoRa可以提供这样的便捷部署方案。

智慧水务

在水表上面安装相应的LoRa模组，可以节省人力成本的同时，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。温度、湿度、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，而且很多偏远的农场或者耕地并没有覆盖蜂窝网络，更不用说4G/LTE了，而LoRa十分适用于这样的场景。

除了这些应用场景，LoRa技术被部署到众多领域，同时还有更多的应用正在被挖掘。

LoRa先治“芯”病

芯片是LoRa的痛，相比NB-IoT芯片的开放状态，LoRa芯片基本被一家垄断。芯片是一个产业的基础和内核，若芯片受制于人，使得一个技术的发展将不被自己掌控，整个产业的主动权都将不在自己手中。

LoRa芯片最早由美国Semtech推出，Semtech是一家IC设计公司，LoRa芯片核心IP由Semtech垄断，其采用通过委托晶圆代工和封装测试的商业模式。因此国内业界普遍担心，这种单一供应商模式存在断货风险，尤其是在贸易战的大背景之下。

不过，9月20日，阿里云IoT与Semtech正式签署了LoRa IP授权协议，并联合ASR发布了国内首款LoRa系统芯片ASR6501。

阿里获得LoRa IP授权后，意味着可以基于LoRa IP进行芯片开发，自己或找代工企业生产LoRa芯片。此举使得未来基于IP的LoRa芯片越来越多，从而在国内开启LoRa芯片更多供应商的格局。无法掌握LoRa主动权的担忧将会缓解。

结语

相比于NB-IoT在我国的发展，LoRa的发展似乎显得比较低调。但无论是LoRa庞大的生态系统，还是其广泛的应用场景，LoRa的发展潜力都有目共睹。虽然NB-IoT势头强劲，但在未来广阔的物联网蓝海中，LoRa必有一席之地。