致力於物聯網的LoRa應用，或是IT界和通信界的典型交叉點;而工信部52文或將其推向三岔道。
工信部新規背後的多重溝通
2019年11月28日，工業和信息化部公告2019年第52號文，關於進一步規範微功率短距離無線電發射的事項進行了公告。這一公告在LoRa業內引起眾多爭議，行業各種聲音紛起，比如：“LoRa要涼涼”，“LoRa拿到特別通信證”，“LoR割韭菜”等等。
此前，工信部分別在2017年12月和2018年11月發佈了兩次(微功率短距離無線電發射設備目錄和技術要求)徵求意見稿。在第一次《意見稿》發佈之後，微功率物聯網產業可謂一片恐慌，尤其擔心此前的投資、未來的規劃會因為政策的變動，而充滿不確定性甚至化為烏有。2018年1月11日(第一次《意見稿》反饋截止日前)，LoRa產業界也積極展開“自救”行動，自發地組織起來，在北京舉辦了一場“為物聯網未來發聲——物聯網微功率頻譜應用研討會”。經過激烈的討論後，LoRa產業界達成了“十點共識”。最核心的共識是：在1GHz頻點以下的、完全免費的物聯網應用免授權頻段，是推動我國物聯網發展的核心基礎條件之一，也是在物聯網領域中實現國家信息安全和防止無線電干擾的重要手段，無管局應當予以高度重視並儘早落實推出。上述意見反饋到給無管局之後，最終得到了無管局的回應並體現在第二次《意見稿》。
經過LoRa產業界一年的溝通，2018年11月28日，無管局對徵求意見稿進行了完善和修改，放寬了限制，允許470-510MHz用於組網應用。2019年4月2號，無管局還專門主持了一個小範圍的研討會(有20多家企業參加)，專門討論了業界2018年底針對第二次《徵求意見稿》後反饋的信息的處理意見。而對於此次公告，一位LoRa產業界人士表示：“這與我們之前與無管局溝通的結果，基本上是一致的，沒有太大差別。”對於該公告種的限制情況，上述LoRa產業界人士表示：“雖不滿意，但可接受”，LoRa產業會繼續向前發展。
從這些信息來看，此次52號文應該是LoRa業界與監管當局經過多輪溝通的結果，而這一結果或是對LoRa應用的基本定性。
LoRa生態簡介
LoRaWAN是以MAC層為主的一套協議標準，提供了多信道接入、頻率切換、自適應速率、信道管理、定時收發，節點接入認證與數據加密、漫遊等特性。有了這個標準之後，LoRaWAN就變成一種網絡技術，可將其用於不同的協議和不同網絡架構。Semtech芯片公司(LoRa技術擁有者)主導成立的LoRa聯盟(LoRa Alliance)制定了以LoRa技術為基礎的組網、端到端的通信業務的協議標準—LoRaWAN。
在產業層面，LoRa的身份問題之所以備受關注，一方面是眾多非授權頻譜LPWAN中，LoRa擊敗了SigFox等競爭對手脫穎而出。LoRa從民營小企業開始，逐步獲得了中興通訊、阿里巴巴、騰訊、貴廣網絡、中國聯通等大企業和運營商的認可，在中國形成了一個繁榮的生態系統。一方面行業企業看中LoRa優秀的技術特性，面臨NB-IoT等政策更支持的技術，在市場中敢打敢拼，另一方面芯片供應商Semtech願意將知識產權授權給中國企業自行開發，其開放心態也是成就LoRa的重要因素。阿里巴巴和騰訊均是以最高級別會員身份加入LoRa聯盟。
阿里巴巴不僅獲得Semtech的授權，可以開發LoRa芯片，把芯片導入光寶科技、海華科技等模組大廠，更開發了LinkWAN核心網管理平臺，改變目前LoRa管理平臺各自為戰的局面，形成平臺合力，對整個LoRa的網關和節點設備進行有效管理的核心網平臺。騰訊在深圳與當地合作伙伴共同建立一個LoRaWAN網絡，為各種物聯網應用和終端用戶(如政府公共服務)提供從設備、邊緣到雲端的LoRaWAN一體化解決方案。聯通物聯網公司也表示聯通正在打造一個基於LoRa的統一雲化核心網或者LoRaWAN連接管理平臺，在偏遠地區、公共事業管理等方面，考慮LoRaWAN業務的落地。而以中興通訊旗下克拉科技為主導力量的中國LoRa應用聯盟(CLAA)，其成員已經增加到了1200多家。
圖為：LoRa聯盟
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。從使用場景上來看，LoRa因其功耗低，傳輸距離遠，組網靈活等諸多特性與物聯網碎片化、低成本、大連接的需求十分的契合，因此被廣泛部署在城市照明、智慧管網、智慧社區、智能家居和樓宇、智能表計、智慧農業、智能物流等多個垂直行業。
但是，美國公司在LoRa標準與核心技術的唯一壟斷，一直都是LoRa在中國發展的“痛點”。Semtech雖然通過授權IP開啟LoRa芯片國產化以及多供應商的進程;但外界不清楚其授權模式以及LoRa IP後續演進路徑的情況下，中國本土行業機構在此問題上不得不持謹慎態度。特別是在目前中美貿易戰等複雜國際政治經濟博弈背景下，大力發展LoRaWAN生態，有一種置整個產業於火山口的感覺。
談LoRa不能不談NB-IoT。作為一種基於LTE的低速率蜂窩物聯網技術，NB-IoT是電信運營商部署物聯網的重要選擇。2017年6月，工信部辦公廳下發《關於全面推進移動物聯網(NB-IoT)建設發展的通知》，要求到2020年，我國NB-IoT基站規模要達到150萬個，實現對於全國的普遍覆蓋以及深度覆蓋。
不過，官方機構支持的NB-IoT在2018年商用後並不如人意，而LoRa在中國的芯片發貨量就達到千萬級。但NB-IoT進入2019年逐步上量，最先發力NB-IoT的中國電信，在上個月宣佈其NB-IoT燃氣表、水錶用戶數雙雙突破千萬。按照這個勢頭髮展下去，2020年NB-IoT可能會出現億級的行業應用。從表面上看，兩種技術分別出身“廟堂”和“江湖”，存在較大的競爭關係;經過市場“無形的手”的選擇，貌似都迎來了繁榮發展的局面。但此次工信部52號文對LoRa的定性，或許將之在此推到轉折點。
52號文解讀：LoRa技術與場景限制非常明確
以下是物聯網服務機構“米風感知”對上述最新公告的解讀(參考《2019微功率短距離無線電發射設備目錄和技術要求解讀》，點擊文末閱讀原文跳轉)。
2019工信部微功率短距離技術要求規定：“任意時刻限單個信道發射”。這就是說，同一時間，要麼上行讀取數據，要麼下行發送控制數據，但是，不能同時接收和發送數據。因此，只能用於計量儀表數據讀取。由於LoRa不是TDD，而是FDD，就是說，下行信道與上行信道不是一個信道。規定要求，要麼上行信道，要麼下行信道。不能同時用上行信道抄數據又用下行信道發控制。也就是說，LoRa不能進行控制操作，只能進行抄表操作。
表1：工信部52號文對使用場景限定
新規明確：民用計量儀表設備應當具備“發射前搜尋”等干擾規避功能，且不能被用戶調整或關閉。若使用頻率與當地聲音、電視廣播電臺頻率相同時，不得在當地使用;若對當地聲音、電視廣播接收產生干擾時，應立即停止使用，待消除干擾或調整到無干擾頻率後方可重新使用。
新規明確：通用規範的調整，使用場景不得改變。使用微功率設備不得擅自改變使用場景、擴大發射頻率範圍、加大發射功率(包括額外加裝射頻功率放大器)，不得擅自外接天線或改用其他發射天線。具體使用場景包括：通用無線遙控設備、無線傳聲器、民用計量儀表、生物醫學遙測和醫療植入設備、2.4GHz 頻段數字無繩電話機、發射功率不大於10mW的藍牙設備、工業用無線遙控設備、模型無線電遙控設備、微型無人機用設備、超寬帶(UWB)無線電發射設備。這其中只有(民用計量儀表)可以用於物聯網項目，但是確定了只能用於計量。不能用於其它用途。限制了LoRa和Sigfox的使用範圍。
新規增加功率譜密度限制，限制了覆蓋半徑;發射機單次工作時間，限制在1秒之內。一般LoRa的發射功率是200mW，限定發射功率和功率譜密度後，LoRa只能通過擴頻來解決問題。但是，帶來的問題是發射時間肯定超過1秒。結合功率方面的要求，可以確定工信部新規後的LoRa覆蓋半徑大約250米。
表2：工信部52號文對功率
表3：工信部52號文對發射時間限定
圖2：解析工信部52號文對功率及時間的限定
頻譜使用，單頻點使用只能帶200個終端。實際調研，一個LoRa基站大約帶800-1000個終端，如果限定單頻點使用，只能帶200個終端左右。符合應用場景需求。
綜上，該公告通過技術指標來規定民用計量儀表這一使用場景。這個使用場景具體的限制就是：(1)覆蓋半徑50米;(2)單個基站(網關)智能容納200-300個終端;(3)可以組網使用，但因為覆蓋半徑只有50米(一平方公里需要400個基站)，組網成本非常高(性價比極低)。
這個公告的影響是非常深遠的：(1)限制了發射時間為1秒，與以前的發射時間5秒比較，這是非常致命的(網關覆蓋半徑在250米水平);(2)增加了功率譜密度限制，針對的就不僅僅是LoRa，還包括Sigfox;(3)發射功率(與之前徵求意見相比)沒有變化;(4)要求“發射前搜尋”，這就提出了核心技術掌控需求;(5)增加了應用場景限制，而且不可變更;(6)單頻點發射，與之前徵求意見相比沒有變化;(7)取消了不能組網，但是限定了應用場景，限定了發射時間，限定了功率譜密度。總體而言，這次的公告更加細緻和有可操作性，也加大了規範力度。
LoRa技術核心困境：網絡碎片化
歸納米風感知的部分觀點，可以發現LoRa網絡本身呈現顯著的碎片化特點：(1)由於使用非授權頻譜，眾多的用戶可以使用LoRa網絡，造成互相干擾;(2)由於眾多的干擾的存在，LoRa無法形成大範圍的覆蓋。因為在大範圍覆蓋中，干擾更多;(3)LoRa本身缺乏有效的頻譜協調機制，無法避免這種干擾情況，也就無法形成大範圍覆蓋。
LoRa網絡碎片化是如何產生的?由於使用非授權頻譜，這樣：任何人、在任何時間、任何地點、隨機使用任何頻譜、為了任何目的來建設LoRa的專網。由於任何人都可以建設LoRa網絡，而且網絡普遍比較小，就形成的能夠了眾多的屬於不同單位的碎片化的小網絡。
圖為：LoRa網絡碎片化示意1
LoRa，碎片網絡的噩夢，可控半徑僅100米。就是在470-510MHz頻段，LoRa無法滿足碎片網絡應用要求。在任何時候，任何地方，都可能有增加新的LoRa基站，使用的頻譜是隨機的。組網需要的頻譜是1000KHz，佔用頻譜越寬，互相干擾的可能性越大。關鍵是成千上萬的網絡都在使用。這些碎片化的應用，使得客戶的碎片網絡隨時可能受到干擾。
圖為：LoRa網絡碎片化示意2
圖為：大客戶面臨的LoRa網絡碎片化困境1
圖為：大客戶面臨的LoRa網絡碎片化困境2
Lora的碎片化對於大客戶尤其是有全國性組網需求的客戶而言完全是噩夢。其關鍵原因在於：作為非授權頻譜應用，LoRa居然沒有資源協調機制。
從LoRa看物聯網領域的思維碰撞
物聯網已經被認為是未來核心驅動技術之一，包括電信業界、互聯網公司、廣電業界等機構紛紛進入該領域。LoRa在沒有拿到國家法定頻譜的狀態下，過去這幾年被市場驅動著不斷前行，已經形成了相對完整的物聯網生態圈，甚至成為全球LoRa生態的核心。
而工信部52號文，可以說是監管當局與LoRa業界多次協調溝通的結果，在政策層面對LoRa給予組網支持的同時，從防止無線干擾、應用場景等角度對其明確的限定限制。所以，部分行業人士認為LoRa領取了一張“特別通行證”。但是，52號文通過“任意時刻限單個信道發射”這一技術要求，將LoRa技術限定在抄表操作(並且不能進行控制操作)範疇!再加上功率等限制，導致LoRa的組網成本非常高。從產業界與監管當局的互動角度來看，這一溝通結果或許真的是“雖不滿意，但可接受”嗎?
在另一方面，LoRa技術作為非授權頻譜應用，居然沒有資源協調機制，進而導致顯著的網絡碎片化問題。在通信網絡走向虛擬化管理與頻率動態共享的背景下，缺乏頻譜資源協調機制的缺陷非常致命。再對比其中國LoRa市場情況，頗有一種蠻荒發展態勢(希望這只是筆者錯誤的臆測)。事實上，有行業人士直言：“做LoRa的人，絕大部分不懂通信!”從這一怒其不爭的話語中，筆者倒是感受到：LoRa作為一種物聯網技術，可以認為是IT、通信界以及互聯網公司的典型交叉點，其中不僅存在各種利益碰撞，也存在思維的碰撞。從IT人和互聯網人的角度，利用非授權頻譜進入和搶佔物聯網市場，是一個不用思考的問題。但在物聯網暨產業互聯網快速崛起的背景下，我們也日益感受到網絡安全問題的複雜性、敏感性和重要性。再考慮到該技術底層技術完全由美國Semtech公司掌控，其未來技術路線與授權模式難以明朗，筆者或許能夠部分理解工信部52號文的某些初衷。
可以預計，如果LoRa生態圈不能在短期內解決頻譜資源協調機制這樣的核心問題，下一步產業發展必然受到進一步的約束。
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