摘要:时隔一年多时间,在2021年10月24日于深圳召开的“IOTE 2021 LoRa创新应用论坛”上,Semtech公司公布了诸多关于公司LoRa业务发展及LoRa应用落地方面的数据,真实反映了“52号文件”落地后,近一年多来,LoRa产业得到了更快更好的发展。

终端节点已突破2.8亿个!LoRa将拿下50%的LPWAN物联网市场?-芯智讯

2019年11月28日,工信部发布了2019年第52号公告,进一步规范了微功率短距离无线电发射设备的诸多事项。在该公告发布之后,引发了业界对于LoRa技术未来发展前景的巨大争议。有观点认为,根据新规,低功耗、远距离的局域网无线技术LoRa因为新规的一些限制,恐怕是要“凉凉”了。

随后在2020年7月30日的“2020 LoRa创新应用论坛”上及会后的采访中,作为LoRa技术的创建者、LoRa芯片及先进算法的供应商Semtech公司对此进行了澄清,称“52号文件”肯定了LoRa可以用于无线组网,使得LoRa在国内的发展有法可依,有规可循,也为规范行业市场行为提供了依据,对LoRa是利好。

时隔一年多时间,在2021年10月24日于深圳召开的“IOTE 2021 LoRa创新应用论坛”上,Semtech公司公布了诸多关于公司LoRa业务发展及LoRa应用落地方面的数据,真实反映了“52号文件”落地后,近一年多来,LoRa产业得到了更快更好的发展。

低功耗广域物联网的巨大市场机遇

近年来,随着大数据、人工智能、边缘计算以及各种联网技术的发展,全球越来越多的设备开始被接入网络,这也带来了物联网市场持续爆发。

根据IDC的预测数据显示,2020年全球物联网连接规模达300亿,到2024年连接量将接近650亿,年复合增长超20%。2020年全球物联网支出达到6904亿美元,预计到2025年全球物联网市场将达到1.1万亿美元。

对于物联网技术来说,最为核心的则是连接技术。根据业务场景,可以细分为短距离的局域物联网技术、移动物联网技术、低功率广域物联网(LPWAN)技术三种:

短距离局域物联网技术:主要被用于家庭、办公室、商场等室内场景,少部分被应用于室外的短距离通信。代表技术有Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee等。

移动物联网技术:主要被应用于电信运营商网络覆盖较好,对于传输距离及传输速率均有较高要求的移动物联网终端,代表技术为2G/3G/4G/5G。

低功耗广域物联网(LPWAN)技术:主要适用于有着远距离、低速率、低功耗、大量连接需求的物联网应用场景,代表技术为LoRa、NB-IoT、Sigfox等。

根据业内的预估,如果按照高中低网络速率划分,物联网连接数分布大致是:高速率10%、中速率30%、低速率60%。而LoRa、NB-IoT、Sigfox等低功耗广域物联网主要面向的就是这60%的物联网市场的需求,这无疑是一个巨大的市场机会。

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根据物联网研究机构IoT Analytics的监测,在第二季度和第三季度多国因为疫情隔离的情况下,2020年支持LPWAN的设备激活数依然达到4.5亿台,同比增速为62%,尤其是在疫情防控和供应链可视化发挥重要作用的物联网应用增长迅速;预计2021年这一数字为6.6亿,同比增长47%,5年后LPWAN连接数预计达到27亿。

LoRa技术到底有何优势?

目前在LPWAN技术领域,LoRa、NB-IoT、SigFox算是相对比较主流的三种技术,都运行在1GHz频谱之下,具有远距离、低速率、低功耗、大量连接的特性。但是这三种技术也有着很大的不同。

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NB-IoT采用的是授权频谱,需要授权费用,依赖于电信运营商的NB-IoT网络覆盖,运营成本相对较高。从优势上看,NB-IoT因为使用授权频段,干扰较小,在通讯质量和讯息安全性拥有高度的保障,具有通信保障和不限数据传输次数的核心优势。

相比之下,LoRa与SigFox 等技术则是工作于非授权频谱的,因此无需频谱授权费用,厂商可以不依赖电信运营商就能自己来组网,不仅可以更快部署,同时成本也要比NB-IoT更低。

那么LoRa与SigFox又有哪些不同呢?

虽然LoRa技术由Semtech公司所掌控,其主要通过对外提供LoRa芯片获利,但是LoRa技术本身是非常开放的,物联网厂商可以利用LoRa芯片根据自己的需要的进行规划和部署网络。可根据现场环境,针对终端位置,合理部署基站。在灵活性和便利性方面,LoRa网络的扩展十分简单,可以根据节点规模的变化,随时对覆盖进行增强或扩展。同时也可以构建灵活的商业模式。

在2015年3月,Semtech还牵头成立了一个开放的、非盈利的组织——LoRa联盟,来推动LoRa技术标准以及产业生态的发展。

而Sigfox则是一家法国窄带物联网公司,其不仅是该标准的制定者,同时也是Sigfox网络运营者、云服务提供商和终端组网协议提供者。虽然他的芯片、终端、网关等硬件都是开放的(比如ST、Atmel、TI等都可以做Sigfox网络芯片),但是前面提到的网络运营、云服务、组网协议都是由Sigfox掌控。

显然,与Sigfox相比,LoRa更具开放性。Semtech LoRa中国区市场战略总监甘泉也表示:“LoRa与Sigfox最大的区别在于,用户可以拿LoRa芯片做任何的事情,比如可以传数据、语音,可以传得快,也可以传得慢。LoRa生态会更开放、更为灵活。”

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△Semtech LoRa中国区市场战略总监甘泉

另外,LoRa 采用的是线性扩频调制技术,相比Sigfox等其他LPWAN技术,LoRa 终端节点在相同的发射功率下可通信的距离会更远。并且,当信号被扩频后,信号完全在噪声基底之下,无法通过能量强度检测出来,更加的安全。这也是军工、通讯等行业一直使用扩频技术作为通信手段的原因。

需要指出是的,中国使用的LoRa芯片实际上是由Semtech Corporation位于瑞士的子公司Semtech (International) AG 研发和供应的,且LoRa芯片的制造、组装和代理分销是在亚洲地区(如中国台湾、马来西亚、中国大陆)进行的。此外,Semtech也有将LoRa芯片IP授权给ST和ASR。因此不会出现大家担心的受制于美国的问题。

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“安全、自组、可控”是Semtech在去年“2020 LoRa创新应用论坛”上推出的宣传口号。事实上,经过这一年多来的发展,LoRa凭借自身的诸多优势也开始被越来越多的物联网厂商所接受,LoRa产业迎来了高速的发展。

LoRa终端节点数突破2.8亿个

2026年全球50%的LPWAN解决方案将采用LoRa技术

根据Semtech中国区销售副总裁黄旭东(Mike Wong)分享的最新数据显示,截至目前,全球有超过171个国家部署了LoRa或LoRaWAN系统,共计部署了超过220万个LoRa的网关,超拥有过2.8亿个LoRa终端节点。LoRa联盟成员数量也达到了400多个,其中就包括阿里巴巴、腾讯等众多中国厂商,以及新加入的微软、Cellnex、EchoStar、Eutelsat。

而在一年多之前,全球部署了LoRa或LoRaWAN系统的国家数量为157个,部署的基于LoRa 的网关数量仅为80多万个,基于LoRa的终端节点数量仅1.45亿个。

对比之下,我们可以看到,经过一年多时间的发展,全球部署LoRa或LoRaWAN系统的国家增长了8.9%,部署的基于LoRa 的网关数量增长了175%,基于LoRa的终端节点数量增长了93%。另外,现在全球已有160多个LoRaWAN的运营商,较上年有3倍增长。这些数据都反应了LoRa市场这一年来的高速增长。

从Semtech公布的2022财年第二财季的数据来看,该财季净销售额达到了1.85亿美元,创下历史新高,环比增长了9%,同比增长29%。每股收益(EPS)、营运现金流量、POS均突破历史记录。其LoRa平台产品的销售额也突破了历史记录。需要指出的是,Semtech这一业绩表现还是在全球缺芯及基本未对产品涨价的背景下取得的。

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Semtech中国区销售副总裁黄旭东表示:“这也说明我们在供应的方面做得非常好,尽管全球的供应紧张,我们在出货方面还是同比有双位数的增加。LoRa的平台突破了历史的记录。”

对于后续市场预期,黄旭东透露,Semtech在第三财季营收将有望进一步增长到2亿美元,全年包括LoRa芯片在内的总体芯片出货将达到90多亿颗。

另外根据研究机构的预计,到 2023 年,43% 的 LPWAN 物联网解决方案将基于LoRa。预计到2026年,50%的LPWAN物联网解决方案将采用LoRa技术。

LoRa应用全面开花,生态加速繁荣

在具体的应用领域,LoRa目前在仪表市场、电网监控系统、防火和公共安全、工业/工厂自动化、智能社区和建筑、智能农业、资产追踪(LoRa Edge)等诸多市场都有着很大的增长。

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据Semtech LoRa中国区市场战略总监甘泉透露,“Semtech的LoRa产品在很多领域的领域(比如电力、工业等领域)的增长都是几倍的增长,有的3倍、有的5倍,有些甚至有着10倍的增长。”

另外,甘泉还分享了LoRa技术在监测超级马拉松/野外拉练运动者数据及安全(利用LoRa手表定位及通信)、卫星、遥控设备、智能家居、共建共享LoRa网络等方面的创新应用。

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比如,针对卫星通讯,今年LoRa联盟也发布了全新的LR-FHSS的功能,它的灵敏度和原来是一样的,主要有了更大的物理层,针对近地卫星或者做超大容量的环境应用的时候可以使用的物理层技术。卫星上面的LoRa网关客户可以使用基于SX1302芯片模组,还有的客户直接使用基于SX1262、SX1276终端芯片的模组,即可接收到地面LoRa终端发射的信号,整体的成本非常的低。

“我们地面上的这些传感器,不需要做任何的调整,通过LoRa技术就能实现与卫星的联网。它主要是做上行,我们把传感数据传输卫星上,卫星再通过它的专有信道传到互联网上,我们就可以在网上找到这些分布在山区、大海、沙漠等电信运营商网络无法覆盖的区域的传感器的数据。”甘泉进一步说到:“在正常、符合国家规范的情况下,它至少能传到卫星上,如果把天线稍微做得大一点,它甚至可以传到月亮上,这就是得益于LoRa远距离传输的优势。”

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目前在高端飞控领域,LoRa技术的应用也是非常的广泛。据甘泉透露,目前在发烧友专用的高端飞行遥控器上,90%以上都是采用了Semtech的LoRa芯片。而这主要得益于LoRa传输距离远、抗干扰性能强以及低时延的优势特性,所以非常适合做这种极限飞控。此外,LoRa还有一些带定位的功能的芯片,比如SX128x系列,可以知道飞机离用户的距离等等,这又可以开发一些新的应用。

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在智能家居、智能楼宇、智能办公、智能学校等室内场景,LoRa技术也有着独特的优势,首先LoRa的工作频率和Wi-Fi、蓝牙、Zigbee工作的2.4GHz频率是完全错开的,相互之间完全没有干扰,即使有干扰,LoRa的抗干扰也更好,并且LoRa灵敏度也更高。所以在对信号传输稳定性要求比较高的场景,比如在一些办公楼、写字楼、医院、学校这些场景里面,有些客户有更高的要求。

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在共建共享网络方面,LoRa近两年也有多个成功案例。比如,在2019年美国的亚马逊就发布了低带宽、长距离的组网协议Sidewalk,可用于连接家里和周围所有的物联网设备。

“比如,你家里买了一个Sidewalk音响,你很多邻居家也买了个,因为LoRa覆盖得远,可能把50家、100家的院子也覆盖了,这个时候LoRa网络就覆盖了整个街区。这个时候,你如果牵着一个小狗出去散步,小狗身上带着一个LoRa追踪器,即使是在你自家的LoRa网络的覆盖范围之外,都可以通你邻居家的LoRa网络或者你邻居的邻居的网络来收到这个数据,这就和苹果的AirTag非常相似。比如你接了很多LoRa的设备,你家着火了,你的LoRa网关断了,这个时候报警的信号可能发送不出去,但是你家邻居有网络,你邻居的网络可以帮你传过去,这就是共享网络。”甘泉进一步解释到。

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得益于LoRa技术的开放性,目前LoRa产业链(终端硬件产商、芯片产商、模块网关产商、软件厂商、系统集成商、网络运营商)中的每一个环节均汇聚了大量的企业(目前仅LoRa联盟当中的会员企业就超过了400家),来围绕LoRa技术和应用做创新,推动了LoRa产业的快速发展与生态繁盛。

推出LoRa私有网组网协议,支持中国市场创新

近年来,中国的物联网市场发展得非常快,除了“量”的高速增长,在技术需求、应用创新方面,国内企业也提出了很多很好的想法,并推出了非常多的接地气的LoRa解决方案,针对各种各样的应用。

我们都知道,LoRaWAN的组网协议适合的场景只是适合大网的场景,在一些用户控制的场景就弱一些。但是很多场景中却这有着用户控制上的需求,于是在这方面阿里巴巴就推出了P2P方案,很多LoRa技术开发商也推出了自己的方案。比如一些智慧学校方案,它的灯的控制是P2P LoRaWAN,先控制好再汇报给网关。

针对各种各样的创新应用,LoRa虽然有非常好的物理层,但如果没有很好的网络层的组网协议,它是非常难实现大规模的推广的。

因此,Semtech针对烟感、无线、室内应用等各种不同领域的需求,做了很多的开发,来支持国内的创新。据甘泉透露:“目前,Semtech针对室内应用的领域即将推出了一套面向中国市场的私有网的组网协议。这套组网协议我们近期就会发布给代理商和生态合作伙伴,然后大家就可以通过这套协议来学习里面各种各样的内容,这套协议里面就可以做室内应用,比如做智能家居、智慧工厂等各种各样领域的应用,它有非常好的一套框架的组网协议,大家可以从中学到非常多的东西。”

Semtech全球市场营销及亚太区销售高级副总裁张晖也表示:“我们要贴近市场的需求,贴近先进应用的发展来进行创新,在这一方面中国市场有突出的贡献。 我们推出这个这个协议和方案,就是希望支持大家把项目做得最好,帮助项目尽快落地。同时,我们也在帮助国内的公司‘出海’。在国内市场有很多好的应用、产品和解决方案,其实是可以在全世界进行推广的。Semtech作为一个全球公司,在欧美、东南亚等地都有团队,能够帮助中国企业走向海外市场。有不少国内的公司通过加入了我们的LoRa联盟,为他们的出海带来帮助,除了标准上的达标,这些公司也可以通过LoRa联盟接触到很多的合作伙伴,获得拓展业务的机会。”

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△Semtech全球市场营销及亚太区销售高级副总裁张晖

值得一提的是,为了进一步加速国内LoRa生态的繁荣,今年7月,由Semtech中国区市场战略总监甘泉编写的《LoRa物联网通信技术》已正式出版,这是一本关于LoRa的百科全书,也是业内首部LoRa专著。从技术和应用的视角,以LoRa的核心技术优势为线索,覆盖了LoRa应用相关的背景知识、扩频核心技术、空口协议、核心芯片、网络系统、标准及规范、生态市场应用、计算和案例详解等内容。有助于帮助开发者快速入门。

此外,在此次的“IOTE 2021 LoRa创新应用论坛”上,Semtech还宣布推出了全新的LoRa开发者平台,并计划于今年年底上线中文版。

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为支持中国市场的发展,张晖在“IOTE 2021 LoRa创新应用论坛”上还代表Semtech对中国市场做出了6点承诺:1、将加强研发和技术支持满足中国客户日新月异的需求;2、推出端到端的解决方案,减少客户产品开发周期和成本;3、持续拓展供应链的能力,保证产品货源,质量领先;4、继续降低贸易战形成的风险和损耗;5、加强对LoRa生态圈的投入,与合作伙伴们一起共赢;6、扎根中国市场,共创未来!

另外,对于外界疑虑的,LoRa芯片供应商偏少的问题,张晖也表示,芯片供应商的数量不能太少,但也不能太多。太多可能会变成恶性竞争,影响芯片的创新。因为芯片产业的投资很大,周期很长,如果没有足够的盈利,将难以支撑开发下一代的技术和产品。另一方面,Semtech也确实在寻找更多的合作的芯片伙伴,希望LoRa芯片的供应商能够多一些,同时种类也越来越多。例如随着物联网的发展,技术上可能会有更多的融合空间,比如LoRa +Wi-Fi,LoRa+蓝牙等。但是,芯片供应商的增加可能会需要一定的时间,因为从IP谈判,到芯片研发、生产,会需要至少两到三年的时间,过程中还可能会受到半导体周期波动、产能紧张的影响。

“我们不能光看芯片技术,还要关注与芯片相关的研发平台、算法以及整体解决方案。Semtech不只是一家芯片公司,我们也是算法公司,还有人工智能以及各方面的技术融合。就像我们近期推出的LoRa Edge(基于LoRa低功耗平台的地理定位解决方案),就有望引领未来的发展方向,它支持接入LoRa Cloud,提供全套的解决方案。技术的创新融合,包括多方位的服务,是我们未来发展的方向。”张晖最后总结说到。

编辑:芯智讯-浪客剑