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Semtech力推LoRa,要让生态链上的客户都赚到钱

作者:王莹时间:2020-12-18来源:电子产品世界

2020年突如其来的新冠肺炎疫情扰乱了世界,很多公司的业务受到了影响,但Semtech 在2020年中国的业务仍保持着稳健增长,在2021年,Semtech将继续扩大在中国市场的投入。Semtech是芯片的主要提供商。

本文引用地址:http://www.guoze6.com/article/202012/421340.htm

现在国内的运营商在大力推广NB-IoT,Semtech的为何仍保持了良好的发展势头?为此,电子产品世界记者访问了Semtech高级副总裁张晖、副总裁黄旭东、中国区市场战略总监甘泉先生。

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受访人(从左至右):Semtech副总裁黄旭东、Semtech高级副总裁张晖、Semtech中国区市场战略总监甘泉

1 的发展离不开自身优势与联盟的推动

首先介绍一下LoRa很快在全球传播的原因。LoRa可以用于各种碎片化的物联网应用,可以在没有信号或者信号很差的地方应用。

据市场调查公司统计,LoRa在全球发展迅速,截至2020年7月,全球部署了80万网关,可以支撑1.45亿节点,已在全球150个国家部署。目前LoRa联盟也越来越庞大,已有500个会员,许多来自中国,例如阿里巴巴和腾讯这样大型的物联网平台厂商。

如下图,LoRa生态在国外主要是运营商使用的LPWAN技术LoRaWAN,预计到2023年,43%的LPWAN会用到LoRa。在国内,由于国内运营商主推NB-IoT,LoRa主要用于私有网和专有网,被称为“长Wi-Fi”,使用方式和 Wi-Fi 完全相同,而且功耗更低。

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图 LoRa与其他网络的关系

LoRa的最大优势是可以按需布网,像Wi-Fi一样按需规划和部署。而且相比Wi-Fi,LoRa的穿透力更强,因此覆盖范围更广。这非常适合物联网应用场景,因为物联网的一个特点是传感器不能移动,不像手机那样——如果手机信号不好,人可以挪到窗口或门外,但是运营商的大网一般不能移动网关。而LoRa可以灵活布网,且网络可大可小。

实际上,LoRa与Wi-Fi可以互补。这可从两方面来理解。①从技术层面看,二者可以互补。LoRa的定位是长Wi-Fi,特点是远距离,超低功耗,可以给电池供电,速率低。例如Semtech有很多客户和合作伙伴,做LoRa加Wi-Fi方案。②从商业模式角度,LoRa很适合自组网,可与运营商的NB-IoT网络互补,运营商组大网,LoRa组小网。

表计行业是LoRa在中国第一个落地的行业。尽管国内NB-IoT推得很猛,但很多客户还继续在用LoRa,因为一些国内客户做了技术上的比较,认为LoRa至少在抄表上的应用很好。再有,一些水气表客户被NB-IoT运营商压得太厉害,由于同质化很难生存,因此有部分客户寻求用LoRa去做差异化的解决方案。

现在Semtech不仅做芯片,也是LoRa联盟的积极推动者,非常注重对整个生态系统的培育,倡导要让所有的合作伙伴赚钱,只有合作伙伴盈利了,LoRa也就成功了。现在Semtech的中国朋友圈很强,解决方案合作伙伴有利尔达、安美通、信锐技术等,云平台的合作伙伴有腾讯、阿里巴巴等,还有众多系统集成客户。

另外,作为一家全球化公司,Semtech要让LoRa渗透到所有国家和地区。LoRa联盟里有大公司和小公司,通过合作,使LoRa全球的生态系统能健康发展。目前已取得了一些成效,例如亚太区LoRa峰会的领导就是来自阿里巴巴的代表。

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图 LoRa联盟部分成员

2 自组、安全、可控

为何有如此多的生态伙伴积极推动LoRa?从部署角度,LoRa具有自组、可控和安全的特点。

● 自组。可以按需布网,可以建私有网和企业网,或者对网络的安全性和配置有自己的要求,因此要建自己的网。

● 可控。如果创新,一定要在你的掌控之中,包括硬件上的从结构到网关、协议,以及软件上的后台数据,一定要在用户——方案商的手里。如果运营商已组了网,协议已经规定好了,给客户的创新空间就有限了。

下图是香农极限,可见LoRa很接近香农极限,覆盖范围是在用户的可控范围里,且灵敏度极高。

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图 LoRa接近香农极限

● 安全。涉及两方面:①物理层/硬件技术。②从传输数据的层面看。

①LoRa只是一个物理层的调制技术(如下图),现在市面上的所有 LoRa 芯片,也只是完成简单的物理层工作。而市场上 Wi-Fi、2G、3G、NB-IoT 等其他芯片,都是带有自身协议栈的,为下图OSI模型中的网络层+数据链路层+物理层。

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图 OSI网络分层示意图

如果从物理层基础去看安全,涉及两方面:一方面是抗干扰,另外是信号的隐蔽性。在隐蔽性方面,由于LoRa是扩频技术,可以把信号放在噪声之下(如下图),因此很难侦测到。这种是原来只有在军队中才会用到的扩频技术,用于管理航母、核潜艇的位置。因此可以说LoRa技术是常见的所有通讯技术里灵敏度最好的,抗干扰性最强。

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图 LoRa扩频技术可以把信号放在噪声之下

②数据加密传输角度。如果和运营商的数据传输比较,从节点到网关,然后到运营商的服务器,然后再传到客户的应用设备上,是一个很长的链条。链条越长就越就越容易被侦破。由于LoRa的数据留在本地了,因此很难被侦破。

另外在安全性方面,跟运营商的安全级相比,其实没有一个标准的可比性,主要在于客户怎么去配置。客户如果不想配置,那一定是比运营商的安全级别低很多;如果客户想配置得很严格,可以把它作为军用方案来配置,那么它的安全级别就会非常高。

再有,从芯片供货角度,Semtech的LoRa芯片也是安全的,不受中美贸易战的影响。在中国使用的 LoRa 芯片是由 Semtech (International) AG 研发和供应的,其是瑞士公司。而LoRa芯片的制造、组装和代理分销是在亚洲地区进行的。此外,Semtech还有2家合作伙伴——技术授权给了ST公司和一家亚洲公司,所以LoRa芯片从供货上没有问题。

3 LoRa芯片研发策略

互联网是非常碎片化的。Semtech的策略第一步是只做射频收发芯片,也可以配套MCU去支撑这些碎片化的市场,慢慢地有一些上量的应用起来,然后根据上量的应用,去做针对该市场或应用的芯片。

例如LR1110定位芯片就是经过这个思路演变而来的。一开始,Semtech只做一个射频收发的LoRa芯片,当看到资产管理这个大市场,就针对其去做出芯片。

所以Semtech是针对帮助客户解决应用难点、提供给客户解决方案的公司。

4 LoRa Edge™:实现室内室外全覆盖的地理定位

2020年Semtech推出的最重磅产品是基于LoRa的带有地理定位的芯片,以及云平台系统,该产品系列名为LoRa Edge™,第一款产品LR1110。

该平台集成了超低功耗的LoRa收发器、全球导航卫星系统()和Wi-Fi扫描技术,将LoRa Edge™解决方案与基于云的定位服务相结合,创建了一个独特的系统架构,可以同时实现精准定位和低功耗,其目标应用市场包含了工业、楼宇、家居、农业、交通运输和物流等领域。

LoRa Edge™推出的背景是物联网的定位需求非常多,并且要求功耗很低,又要传得很远,成本低。目前做物联网定位的有多种方案,但UWB很贵,RFID只能做近距离的记录,LoRa有远距离传输的特点,并用LoRa和定位整合在一起,可解决更多的连接问题。

由于客户不再需要添加定位,LR1110是非常有特色的,①集成了室内和室外整个设备,不管是在室外(用),在室内(用Wi-Fi)都可以实现定位,然后传输通过LoRa。②系统的功耗非常的低,是原来的系统功耗的1/10。③Semtech还能提供从终端到网关,最终到云端的整套的解决方案。④灵敏度也提升了3dB,相当于传输距离提升了40%。

下图就是LR1110最具创新的地方,可见其内部包含了1颗LoRa,还包含了1个被动的Wi-Fi信号扫描的器件,还包含了1个GNSS的卫星定位芯片,这3颗芯片再加上加密引擎,相当于是4颗芯片集成在1颗芯片上,所以芯片的尺寸非常小,成本也非常低。其运营模式是通过这几样功能的整合,再配合一个云平台来做定位。

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●   LR1110为何功耗极低?这要从其工作原理来解释:LR1110会定时地地醒过来,“听”一下周围有没有Wi-Fi的信号,如果有,就把这个路由器的数据收集一下,然后通过LoRa网络传到后台,后台有一个LoRa的云解析的服务器,通过收到的这些Wi-Fi信号的地址信息和能量强度,就可以算出来设备在什么位置。

这种方案和手机的Wi-Fi定位的原理是一样的,不同点在于LR1110只做监听的功能,没有发射,协议栈简单,因此功耗不仅降低了,成本也降低了。

●   为何定位速度快?LR1110采用GNSS卫星定位。市面上主流的卫星定位都是在手机端/定位端做运算。实际上传统的导航,开机的时候,一般有30秒~1分钟的时间在进行定位运算,因此功耗很大,时间也很长。现在物流应用中的绝大多数定位是靠本地运算,所以一般情况下,一个车载或物流追踪设备的定位时间一般要30秒,,然后再把定位数据放到后台,功耗也很大。

而LR1110的定位是一个重大的创新。它每个星期或每隔一段时间把附近网关对应的星历数据下载到定位终端。终端工作时定位启动后需要约1秒的时间进行搜星,然后把搜星数据跟本地的星历数据做简单运算,运算结果为几十个字节的数据,然后把该数据送到后台,通过云服务器就可以算出来这个设备在哪里。这样整个系统的定位等待时间就会大大减少。

定位市场的应用很多,该颠覆性的产品可打开定位市场。因为过去受成本、功耗等因素制约,例如在车辆追踪、宠物管理、农业设备、工厂设施等方面都有应用。在此之前, Semtech的伙伴也是通过LoRa加Wi-Fi,或LoRa加蓝牙,或LoRa加GNSS方式来实现的。

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关键词: LoRa GNSS

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