LoRa已经成为今天LPWAN市场事实上的标准!

如果按照市占率给低功耗广域物联网(LPWAN)技术排个座次,在头把交椅上坐着的,多少有些让人意外——它不是这些年风光无两的“小鲜肉”NB-IoT,而是这个领域的“老司机”LoRa。

根据IHS Markit的研究报告,2019年全球所有LPWAN中,超过40%都将使用基于LoRa的设备,且有望在未来的两年中继续保持高速的增长,赢得超过50%的市场份额。所以LoRa的拥趸们总是不无自豪地宣称——LoRa已经成为今天LPWAN市场事实上的标准!虽然这话说得有点满,不过从数据来看他们确实有骄傲的理由。

图1,LoRa技术的定位(图源:Semtech

赢在起跑线上  

在诸多LPWAN技术竞逐的赛场上,目前可以看做是一个起跑的阶段,LoRa之所以能够在这时占得一个优势地位,主要得益于以下几个因素:

首先,与NB-IoT等基于授权频段的LPWAN技术相比,虽然LoRa作为一个工作于非授权频段的无线技术,少了传统电信业巨擘的支持,但却天生具有灵活性的优势——只要是有兴趣的公司,都可以独立组网,部署和运营自己的LoRa网络,让一个广域物联网应用快速落地,而无需等待电信运营商相对“漫长”的基础设施布局,且在数据的安全性方面的把控力也更强。   其次,LoRa技术开放的商业模式也有利于降低网络整体的运维和使用成本。比如LoRa网络的成本主要取决于节点传感模块、网关和云端等基础设施的投入,大多是布网初期的一次性投资,且可选的供应商也较多,有利于成本优化;而同为非授权LPWAN的Sigfox技术的商业模式则是按照网络节点收取年费的方式,需要持续的投入。这样计算下来,LoRa在某一特定范围内、封闭型地区的应用中,成本优势非常明显。

再有,在实践中人们逐渐发现,LoRa和NB-IoT等授权频段LPWAN技术之间,就像是WiFi之于4G等蜂窝移动网络一样,其实具有很大的互补性,双方取长补短反而可以比单一技术更好地满足碎片化的物联网应用所需。这使得混合形态的LPWAN的试水之举也十分活跃。  

最后,虽然少了电信行业资源的加持,但LoRa独立组网、灵活快捷的特性却让互联网、广电圈等有“跨界”冲动的厂商看到了机会,所以将其视为一个竞争的重要筹码。所以上述这些技术和非技术的因素交织在一起,终于让LoRa“赢在了起跑线上”。

开发生态日臻完善  

LoRa技术如此的“个性”和市场表现自然逃不过LPWAN玩家们的火眼金睛,大家近年来也都在LoRa这个技术方向上持续投资,加大研发的力度,使得围绕LoRa的开发生态环境日趋完善,进而加速其奔跑的步伐,形成良性循环。

开发生态完善的一个重要标志,就是市场上越来越多可用及好用的开发工具的涌现。比如去年年底,意法半导体(STMicroelectronics)就一口气推出了两款开箱即用型的LoRa开发工具包P-NUCLEO-LRWAN2和P-NUCLEO-LRWAN3。在这两款工具包中,都包含有一个网关板和一个端点板,以及相应的固件和开发工具,为用户提供了一个完整的 LoRaWAN开发工具链,使得整个的开发过程更为便捷。

图2,意法半导体推出的LoRa开发工具包(图源:STMicro)

两款开发包中的LoRa网关板是相同的,都是基于STM32 Nucleo-144开发板 NUCLEO-F746ZG,板载一颗STM32F746ZGT6微控制器。网关板的功能是充当基本数据包转发器,将网络端点上产生的数据上传到LoRaWAN网络云服务器上。为了给开发者配套提供完整的云计算解决方案,意法半导体还与LORIOT、Actility和The Things Network三家LoRaWAN网络服务器租赁商签署协议,准许用户通过网关连接三家公司的物联网服务器,并免费提供一些基本功能。

开发包中的LoRa网络节点功能是由端点板来实现的,端点板是基于NUCLEO-L073RZ开发板,板子上集成一个STM32L073RZT6超低功耗微控制器。

每款开发包都有一个LoRa端点扩展板,基于板上超低功耗STM32运行一个AT指令栈。

端点扩展板在射频和传感器部分的区别,也构成了两个开发包的主要差异: 

P-NUCLEO-LRWAN2开发包的端点扩展板,适用于高频(868MHz / 915MHz / 923MHz)ISM频段;板载的传感器包括LSM303AGR MEMS电子罗盘(加速度计/磁力计)、ST LPS22HB压力传感器,以及ST HTS221温湿传感器。    

P-NUCLEO-LRWAN3开发包的端点扩展板,适用于低频(433 / 470MHz)ISM区域;板载的传感器资源有ST LSM6DS33D 加速度计、ST LPS22HB压力传感器以及ST HTS221温湿传感器。

图3,意法半导体LoRa开发包资源一览(图源:STMicro)

开发者可以根据自己的目标应用评估开发包的硬件资源,选择最合适的一款。同时,通过STM32强大的生态系统,开发者还可以方便地获得丰富的资源支持,如LoRaWAN协议栈、Keil MDK-ARM等免费IDE,以及STM32CubeMX等丰富的软件工具。

总之,从硬件到软件,日益强大的开发生态系统可以在LoRa已经确立的起跑线优势基础上,再叠加一个推力,让开发者获得更大的加速度,向终点飞奔。

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