LoRa未来将如何影响国内物联网生态的发展前景

大约从2014年起,国内首批企业开始研发LoRa相关产品,至今经过5年的时间,LoRa已经从一个小范围使用的小无线技术成长为物联网领域无人不晓的事实标准。从目前的市场结构看,国内已有上千家企业参与到LoRa产业生态中,呈现出大中小型企业、传统企业与互联网企业共同参与的格局。

虽然网络上和低功耗广域网络(LPWAN)相关的资料非常丰富,但各类媒体和平台对于部分基础概念仍然有一些混淆。由于业界对相关业务讨论时习惯性使用LoRa这一名称,使得在很多场合中提到LoRa这一词汇时的内涵远远超出其涵盖的范畴。在当前国际经济形势风云变幻和国内物联网迅速发展的背景下,未来LoRa对国内物联网生态的影响以及在国内发展前景如何?

基于近期进一步的调研,笔者认为可以从技术和供应链体系、产业生态结构、产品多样化和互补性等多个角度来考察LoRa在国内的发展前景。

美国之外的技术和供应链体系

LoRa作为一种线性调频扩频的调制技术,最早由法国几位年轻人创立的一家创业公司Cycleo推出,2012年Semtech收购了这家公司,并在不久后将这一调制技术封装到芯片中,开启了LoRa芯片产品化之路。

不过,仅仅一个基于LoRa调制技术的收发芯片远不足以撬动广阔的物联网市场,在此后的发展历程中,由于多家厂商发起的LoRa联盟,以及推出不断迭代的LoRaWAN规范,催生出一个全球数百家厂商支持的广域组网标准体系,从而形成广泛的产业生态。而推动这一生态的相关技术标准、产品设计、应用案例等都是多个厂商共同参与的过程,这些是形成目前庞大产业生态更为关键的元素,而它们并不属于Semtech 单个公司所有,比如LoRaWAN规范是一个全球多个厂商共同参与的开放标准,任何组织或个人都可以根据这一规范进行产品开发和网络部署。

在不少宣传文案中,由于对产业体系的不了解,很多文章往往将LoRa上升到了代表整个产业生态的高度,这样显然是以偏概全的认知。即使是对LoRa这一技术有所认知,不少从业者也存在着误区,这可能与LoRa的研发和供应链体系很少为外人所知有关。

由于最初由法国公司Cycleo推出,LoRa技术起源于法国。据笔者了解,虽然2012年Semtech收购Cycleo,基于该技术的研发以及芯片产品的设计是在瑞士进行的,由Semtech注册在瑞士的Semtech (International) AG公司来运作,可以说LoRa的IP和研发归属地依然是在法国和瑞士。

在芯片设计完成后,后续的供应链各环节也是在全球多个国家和地区完成的。例如,LoRa芯片晶圆生产是在台湾台积电进行的,此后的封装测试环节是在马来西亚等东南亚国家完成。

因此,从IP到研发到整个供应链来看,虽然Semtech是美国公司,但LoRa的所有环节都是在欧洲和亚洲完成的。

在过去这段时间中,由于中美之间博弈的需求,国内多家科技公司被列入美国“实体清单”,遭受源于美国相关技术的“断供”,诸如ARM这样的非英国公司也在此之列,这源于相关法律规定如果根源在美国的技术,包括IP和相关核心技术,如果美国成分超过25%就会被计入属地比重而受到管辖。

而反观LoRa,作为一个单一的技术,其IP、研发、生产各个环节都不在美国属地,因此不会受到相应的限制。

多层次的产业结构

据笔者了解,2018年国内LoRa芯片出货量达到数千万片。在所有采购LoRa芯片的厂商中,最大的是少量几家模组和表计厂商,采购量大约为200万片左右不等,大部分基站厂商对基站芯片的采购量一般都不会超过1万片。除此之外,国内有大量分散的模组、终端厂商也会直接采购LoRa芯片,虽然都是小批量,但加总起来规模可观。

仅仅从LoRa芯片的需求角度来看,国内的LoRa芯片需求呈现分散化的状态。一方面,由于参与LoRa产业生态的行业较多,很难形成垄断性的需求方;另一方面,相应模组、终端的进入门槛不高,很多中小型团队和终端厂商也可以快速推出LoRa硬件产品。这是一个充分竞争性的市场,若少数厂商因为某些原因不能获得LoRa芯片供货,其他厂商也会快速补齐其缺口。

正如笔者上一节中所述,仅仅靠LoRa调制技术和Semtech的芯片远远不能驱动广泛的产业生态,国内的LoRa产业生态更多是在产业链各方共同努力下形成的,其中一些大型企业发挥了很大作用。举例来说,2018年深圳云栖大会期间,阿里云IoT推出了面向LoRaWAN网络管理的平台LinkWAN,加速用户低成本地进行LoRaWAN网络部署和管理,从2019年起,阿里云IoT宣布进入LoRa 2.0,推出各类“开箱即用”的物联网方案;2019年5月22日,在昆明召开的腾讯数字生态大会期间,腾讯正式发布了物联网开发者社区平台——Tencent Things Network,这一平台能够面向开发者提供LoRaWAN网络服务+腾讯特色的各类资源。

作为LoRa联盟董事会成员的中国企业,阿里和腾讯两大互联网巨头将LoRa作为其物联网布局的重要入口,然而其主推的LinkWAN平台和TTN平台对于产业链上下游的带动作用非常明显。

显然,两大互联网巨头推出的平台是对核心网和应用加速而设计,这些与LoRa调制技术本身的关系并不大。Semtech也在相继推出定位、开发者加速平台等服务,不仅仅是一个芯片提供商的角色,类似的国内外已有多家为开发者、应用厂商提供各类服务支持的平台。LoRa相关产品灵活性较强已成业界共识,不仅仅在于能够在各种环境下自主部署网络,还在于各类开发者能够选择多个平台,快速得到开发支持。

对于大部分模组、终端、系统和应用厂商来说,它们对于各种技术是中立的,选择何种技术路线大部分是一种纯市场化行为。LoRa芯片是支持整个产业的重要底层元器件,但整个产业结构的形成还要靠多种力量共同努力,这种力量在国内已经形成,而且这种力量并非LoRa芯片厂商能够左右。

多样化的供给格局和产业互补性

面对万物互联的大市场,数万的出货量形成的连接数仅仅是其中很少一部分,未来百亿级连接数中通过各类通信方式接入也是多种多样,在这个大市场面前,不同的技术标准没有必要盯着对方那么一点空间,而应去开拓新的市场。

对于采用一项技术带来的整体产业安全性的问题,笔者认为可以从该类技术的供给格局和替代性去判断。一方面,当形成多样化的供应商体系时,市场竞争的因素使得各类厂商尽力开展各种创新,给用户更多的可选项;另一方面,用户采用的某项技术因为某种原因无法正常供应,是否有成熟替代性技术就非常重要了,这种替代性方案并非不成熟的“备胎”,实际上也是给用户更多选项。当各类产业面对着多种选择性时,其产业安全的风险就会大大降低。

从LoRa产业生态来看,其供应商格局是一个大量企业竞争性的格局。且不说国内已有众多基于LoRa的解决方案商、模组商、终端商,就LoRa芯片的供应商来看,目前已经从单一供应商转变为多供应商的格局。

具体来说,Semtech本身作为芯片厂商,在国内会通过代理渠道销售推广封装后的LoRa芯片,但此种方式直接销售的是仅带有LoRa收发功能的产品,作为一个通用性产品,客户需要自行去做一些定制化工作。除此之外,LoRa芯片供应还有两种方式,增加了芯片供应商数量,包括:

第一,Semtech也直接销售LoRa晶圆(不带封装)给某些重要的合作伙伴,例如台湾群登科技、ASR、深圳国民技术等公司,这些公司通过SiP技术把MCU和其他比如安全芯片和LoRa封装在一起,再自行销售SiP芯片;

第二,Semtech通过授权的方式,将LoRa IP授权给国内厂商ASR和海外的意法半导体(ST)两个厂商,这些厂商可以自行利用LoRa IP设计生产自己的芯片,可以通过各种方式推出差异化芯片。

这两种方式实际上给予了这些厂商更多创新的空间,它们可以根据用户的需求,去定制不同SiP芯片,满足市场多样化需求。在这些操作方式下,用户可以有多种选择性,不会有受制于单一供应商的风险。

在与其他技术关系方面,作为物联网领域另一主流的通信标准,LoRa目前已经呈现出自己的特色。正如阿里提出进入LoRa 2.0时代,LoRa客户向着长尾市场发展,其场景也由室外进入室内。

近年来,小型、室内LoRaWAN网关的普及,在国内LoRa生态发展中发挥关键作用。首先,作为应对无线电管理政策可能性风险的措施,发展小范围应用,在室内部署的网关更多覆盖局域范围,可以从某种程度上规避强监管;其次,大量工厂、园区已经有很多应用场景出现,由于仅需在小范围内的部署,很多情况下室内网关比较合适;再次,在NB-IoT网络部署盲区或信号不足的地方,进行专门的网络优化成本高、难度大,LoRa室内网关具有快速补盲的作用,与NB-IoT共同配合完成一些项目,是目前很多落地项目的常用方式,在很大程度上也是给用户一个选择性。

增加选择性是打破垄断、提升产业安全的核心方式,不论从供应商体系,还是可替代的角度,LoRa都给予用户多种选择性,而基于此带来的应用价值或许更值得关注。

我们不妨从笔者接触过的一个案例来看看物联网的价值所在:一家做水利信息化的公司,在长江上游金沙江一带部署了山体滑坡和河流水位的传感器,由于项目所在区域是人迹罕至的地方,没有供电和通信网络的条件,故采用LoRa来采集传感器数据,并在LoRa基础上增加了多跳自组网的功能,使得传感器数据能穿透山体和茂密树林传输到数十公里外的回传设备上,此后公司考虑用LoRa+卫星的方式实现传感器数据上传。在一次山体滑坡形成堰塞湖的情况下,该项目成功的采集到堰塞湖水位情况,为抢先决策提供重要参考,保障下游多个村庄的安全。回头来看这个应用,传感器、LoRa模块、基站、管理平台等软硬件是有价的,使用LoRa模块和基站不多,但挽救下游村庄数百人性命是无价的,这才是物联网的价值所在。因此我们对于LoRa价值的判断应该更聚焦于基于其应用带来的价值,无需将目光局限在LoRa本身。

总结来看,不论从技术供应链体系、产业结构还是选择性角度,LoRa依然是一个市场化行为为主导的技术选项,大国之间政治经济博弈对于LoRa供求各方产生的影响很小。采用LoRa通信的物联网项目中包含非常多的技术和元素,很多价值远远超过通信本身,未来发展中,业界应该更多聚焦于应用价值的创造,聚焦于市场化行为和商业模式,少一些无谓的操心。

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