Chirp-IOT，能否成為LoRaWAN在中國發展的又一引擎

雖然有文章認為，LoRa的所有環節都是在歐洲和亞洲完成，從IP到研發到整個供應鏈都不在美國，不會出現斷供或者後門事件，但依然不能消除中國

文︱唐悅

圖︱網絡

伴隨著人工智能技術的蓬勃發展和在多領域的產業落地，物聯網的發展也進入智聯網階段。以深度學習為理論基礎的第三代人工智能技術需要大量的數據進行“訓練”，這些數據不僅有我們熟知的視頻、圖片、語音等，還包括大量通過各類傳感器採集到的設備運行狀態的文本數據。

圖：物聯網連接量分佈及其業務特點

智聯網時代，LPWAN連接需求依然強勁

如上圖示，基於業務需求和應用場景的不同，在構築智聯網社會過程中，以圖片、視頻為主的高流量業務，以語音為主的中流量業務，和以文本為主的低功耗、低流量業務，三者缺一不可，且彼此不可代替。做好佔據連接量60%的低功耗低速率連接業務，尤其是其中的長距離連接業務，讓更多的啞設備開口發聲，對智聯網建設的重要性不言而喻。

圖：全球LPWAN市場連接預測

來源：IOT Analytics數據

據知名物聯網研究公司IoT Analytics發佈的報告《LPWAN市場報告2018-2023》中描述，預計到2023年，全球LPWAN連接數將超過11億個，2017-2023年連接數的複合增長率達到109%，用戶用於連接上的支出將超過47億美元。其中，NB-IoT和LoRa佔據了超過70%的市場份額，並且這一比例將會繼續增長，到2023年將會達到85%。而根據IHS Markit技術組發佈的預測，到2020年，在所有低功耗廣域網公用網絡中，超過50%都有望使用基於LoRa網絡的設備。

圖：LPWAN公共連接狀況

根據相關通信行業媒體發佈的最新統計數據，截止到2019年9月，我國NB-IoT的連接量正式突破6000萬，預計到2019年底，NB-IoT的連接量有望突破1億。

而LoRa芯片在中國的銷售規模2018年約3000萬片，預計2019年可達到6000萬片，LoRa在國內的低功耗廣域網中相對於NB-IoT的表現並不如其在全球那樣搶眼。刨除部分特定因素外，在一項技術的選擇上，技術特徵和應用場景的匹配度佔很大比重，從這個角度看，LoRa在國內外的市場佔比差別不應該如此之大。LoRa聯盟，或者說整個非授權低功耗廣域網產業生態，依然有很大的市場機會。

ISM頻段的LPWAN在中國的發展存在挑戰

LPWAN技術是專為低速率、低功耗、廣覆蓋、大連接的物聯網應用場景而設計的，可以廣泛應用於公共事業、消費與醫療、智慧工業、智慧樓宇、農業與環境、智慧物流、智慧城市等多種場景中。目前國內的LPWAN技術主要聚焦於智慧農業、智慧城市、公共事業領域的智能表計、共享單車、智慧照明、智能煙感等應用場景，LPWAN技術的應用空間尚未完全打開，需要LPWAN生態企業共同努力，加大力度拓展其創新應用場景，共同做大LPWAN市場。

在三大運營商高額補貼和政府政策支持雙重刺激下，NB-IoT在中國迅速得到大規模推廣，連接量和增長速度均大於LoRa。但由於發展階段、運營商屬性等諸多因素，NB-IoT在用戶數據隱私性、網絡建設靈活性、產業鏈成熟度、模組價格等多方面依然存在挑戰。而工作在ISM頻段的LoRa因為支持企業自建、產業鏈更成熟、更靈活的組網方式等原因，可以很好的彌補NB-IoT的不足，尤其是在智能樓宇、智慧園區、智慧港口這類用戶不希望數據經過運營商的環境中，以及像環境監測、畜牧養殖、礦井監測等偏遠或者環境惡劣等NB-IoT覆蓋不足的場景。

智慧港口

礦井監測

成立於2015年3月的LoRa聯盟，致力於促進LoRaWAN協議在全球的蓬勃發展，目前已有超過500多個會員。2018年，阿里巴巴、騰訊、京東、廣電、鐵塔、聯通等眾多國內巨頭先後以不同級別的身份加入LoRa聯盟，共同推動LoRa生態和中國物聯網產業的發展。

中國LoRa應用聯盟（CLAA）會員目前已增加到1200多家。我們看到，中國企業已經深度參與到LoRaWAN生態鏈的每個環節，尤其在應用落地方面，依託中國龐大的市場和CLAA成員的努力，2018年中國市場LoRa芯片出貨量佔全球一半以上，中國已成為LoRa產業生態最大的市場。但相比工信部不斷髮文推動NB-IoT的發展，僅有和LoRa相關的《微功率短距離無線電發射設備技術要求》（徵求意見稿），也是希望對LoRa在國內使用的頻段進行限制，雖然該徵求意見稿最終沒有通過，但國家對NB-IoT的發展大力支持，對LoRa的發展持觀望態度可見一斑。

LoRaWAN產業鏈

LoRaWAN協議作為業界領先的開放全球標準，中國企業已深度參與到產業鏈的每個環節，並作出巨大貢獻。但仔細分析其產業鏈，和產業鏈其它環節的百花齊放相比，芯片部分卻高度集中，Semtech一家佔據90%的市場份額，而其它芯片廠家像ASR、ST、微芯科技（Microchip）、深圳華普、國民電子、群登科技等也需要Semtech授權晶圓或者IP才能開發，甚至可以說Semtech控制了100%的芯片供應。

芯片端如此高的市場集中度且沒有中國企業參與情況下，在中美

雖然也有不少文章介紹LoRa的所有環節都是在歐洲和亞洲完成，從IP到研發到整個供應鏈都不在美國，不會出現斷供或者後門事件，但依然不能消除中國政府的顧慮，尤其是在有其它替代性解決方案（如NB-IoT、Sigfox等）的情況下。所以，LoRa想要在中國長遠發展，比肩甚至超過NB-IoT在中國的發展，消除政府顧慮，實現底層芯片及IP的多供應商化很重要。

Chrip-IOT，

能否助力LoRaWAN在中國走出政府顧慮

擴頻技術是通過注入一個更高頻信號將基帶信號擴展到更寬的頻帶上，它的基本特點是其傳輸信息所用信號的帶寬遠大於信息本身的帶寬。擴頻技術通過在一定範圍內犧牲信息本身的帶寬即有效信息傳輸速率，實現對信號接收靈敏度的提升，從而達到信道的抗干擾性更強、傳輸距離更遠的效果。

接受靈敏度與速率

擴頻技術誕生於上世紀40年代，自3G通信以來而廣為人知，常用的有三種擴頻方式：直接序列擴頻（DSSS）、跳頻擴頻（FHSS）和線性擴頻（又叫Chirp擴頻，CSS），由於CSS的抗多普勒頻移能力較強，且不需要時間同步，因此被一些低速低功耗的系統採用，在過去數十年間，廣泛應用於軍事和空間通信領域。

2007年8月，IEEE 802.15工作組也採用了CSS技術作為其IEEE 802.15.4a標準的物理層技術中的一種，實現低速率無線廣域網。2009年，法國公司Cycleo基於CSS調製技術實現一種優異的擴頻通信系統--LoRa（主要相關的專利為EP2763321（歐洲、

圖：LoRaWAN體系架構

2012年Semtech收購了Cycleo公司，並在不久後將這一調製技術封裝到芯片中，開啟了LoRa芯片產品化之路。不過，僅僅一個基於LoRa調製技術的收發芯片遠不足以撬動廣闊的物聯網市場，Semtech聯合多家廠商發起的LoRa聯盟，推出不斷迭代的LoRaWAN協議，催生出一個全球數百家廠商支持的廣域組網標準體系，從而形成廣泛的產業生態。

LoRaWAN協議只規定了MAC層的規範，在物理層，只是簡單規定了可以採用兩種調製方式：FSK和LoRa。但為了最大限度地發揮發揮LoRaWAN的優勢，需要採用LoRa調製。

通過這種設計，既有效的推動了物聯網產業生態的發展，又保證了Semtech公司在整個過程中的經濟收益。但我們也應該看到，這種底層核心技術的唯一壟斷性，其實並不利於業態的發展，尤其是在面臨中、美貿易戰這種政治事件情況下。

對Semtech以及LoRa聯盟而言，增加底層芯片及核心技術的供應商，給客戶更多選擇，共同做大LPWAN市場，是破解LoRaWAN當前在中國面臨問題的最好方式。

筆者之前瞭解到上海磐啟微電子也在CSS基礎上，通過獨創的多維度傳輸調製技術和具有自主知識產權的Chirp-IOT算法，研發出自己的Chirp-IOT系列芯片，能夠在和Semtech的芯片不產生衝突的情況下，不僅僅在物理層上支持LoRa聯盟的LoRaWAN、阿里雲的LinkWAN等開源協議規範；而且在產品指標，如頻率範圍、信號帶寬、擴頻因子、靈敏度、最大發射功率、典型功耗等方面，也可以達到當前主流的LoRa芯片同等性能，可以作為LoRaWAN等協議規範在物理層的備選方案之一。

並且因為創新的多維度傳輸調製技術，能夠更好的解決干擾問題，據說在同等條件下，相對於LoRa，可以把網絡容量提升25%以上。

在和磐啟微電子相關負責人交流過程中，對方表示希望能夠通過公司自主研發的Chirp-IOT系列芯片，給LoRaWAN產業鏈在芯片環節提供更多選擇，和業界企業一起做大LPWAN市場。

可提供的芯片、模組到應用系統等全套解決方案已經基本完成內測，年內即可發佈。並且由於從設計到生產全部國產化原因，價格上相對Semtech的LoRa產品也有很大競爭力，且服務上也更本地化。同時還附上了產品的部分參數比對，以饗讀者。

備註：典型情況測試結果

圖：Semtech、磐啟產品參數比對

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關鍵字: 國創上頭條 斷供 人工智能