終結者——讓LoRa來解決物聯網復雜組網和超高功耗的痛點

　　物聯網世界網訊：物聯網在中國已經發展了多年，無論是智能工業、車聯網、智能家居、可穿戴設備等都面臨全面爆發的趨勢。物聯網有三個關鍵要素：感知、互聯、智能，物聯網在感知和智能要素方面已有新的進展，而在另一關鍵要素互聯上，卻依然依賴適用于互聯網和移動互聯網的網絡連接方式，如3G、4G、WIFI、藍牙等，即使是面向物與物相聯的Zigbee網絡也還是不適應物聯網對連接的需求，所以互聯已成為制約物聯網大規模普及的因素。以Lora為代表的低功耗、遠距離網絡技術的出現，有機會打破物聯網在互聯方面的瓶頸。

　　為什么原有連接方式不適合物聯網?物聯網在互聯上的痛點有哪些?Lora技術是否能解決這些痛點?筆者進入物聯網領域三年，參與過和聽到過很多關于WIFI、藍牙、Zigbee、蜂窩網絡等作為物聯網未來通訊協議的討論，最終認為其實真正決定通訊協議的是用戶。

　　組網的便捷性是用戶最大的需求

　　在互聯網時代，聯網的設備主要是手機、平板、電腦等設備，人均設備數量較少，每人僅需對幾個設備做配置即可。但是未來物聯網設備連接的數量會遠遠大于互聯網的聯機設備數量，人均設備數量大大增加，每人可能需要對超過10個設備的連接進行配置，配置工作量大大增加。這時用戶一定會選擇最便捷配置的連接方式，當然設備若可自動組網、自行連接，無需用戶配置是最好的。

　　從國內物聯網的發展歷程來看，其實是用戶配置的便捷性幫助企業選擇了網絡連接方式。比如智能家居領域，目前智能單品最普及的通訊方式是WIFI協議(智能家居整體解決方案還是以有線協議為主)。為什么WIFI協議能夠暫時領先于其他協議?究其原因主要有兩個：一個是路由器普及率較高，用戶無需再組網即可使用;另一個現在WIFI協議的配置相對簡單。

　　杭州古北電子公司是智能家居領域最有代表性的企業，其品牌是Broadlink。這家企業利用一款智能插座樹立起智能單品的品牌，在獲得京東、360的投資后，借助互聯網企業的影響力，與很多家電企業、互聯網云公司、渠道、智能硬件伙伴建立了Broadlink DNA生態圈，成為智能家居領域最有潛力的公司之一。挖掘其成功的最根本原因，古北的創始人最早推行智能設備一鍵無線配置，其推出的智能插座、萬能遙控器都是使用了這個一鍵無線配置方案。

　　值得一提的是，杭州古北電子的WIFI模塊具有技術競爭力，但在國內WIFI模塊技術優秀企業有好幾家，為什么古北走在了前面?筆者認為設備使用的便捷性起了決定性的作用。當然WIFI 協議這種便捷配置，WIFI路由器的普及是關鍵。

　　所以說設備組網、配置的便捷性對物聯網的普及影響巨大，從用戶角度出發，能否實現便捷組網也是決定未來物聯網通訊協議的關鍵。

　　設備能耗也是用戶一大痛點

　　未來物聯網的連接設備數量巨大，由于環境影響，很多設備是不方便通過有線連接的，也就是說沒有有線電源供給，只能使用電池供電。但對于使用電池的設備，若頻繁地更換電池會增加用戶很多工作量。

　　正如前文所述，在智能家居領域，由于WIFI配置的便捷性，智能單品使用WIFI通訊協議的產品比例最大，不過WIFI通訊的高功耗也是無可置疑的。因此，目前很多做WIFI通訊方案的企業都想辦法解決功耗的問題。

　　舉例來說，深圳銀河風云網絡系統股份有限公司曾推出一款產品空調伴侶悟空i8，是京東眾籌第5個超過千萬的產品，并且是第一個單品價格不足100元但眾籌過千萬的產品。該產品使用的是銀河風云自己的WIFi模塊。而銀河風云為了降低WIFI模塊的功耗，在模塊的設計上花了很大的精力：通過快速連接的功能實現功耗降低，即保證設備在1秒鐘可以快速建立WIFI連接，銀河風云產品之間通訊使用功耗非常低的通訊方式，當無數據傳輸時，WIFI模塊處于休眠狀態，但一旦需要連接網絡時，即可快速通過WIFI模塊建立連接，只要連接時間低于用戶忍受范圍，用戶覺察不出這些差異，但卻能幫助用戶降低WIFI功耗。

　　銀河風云為什么要花這么大精力，增加這么復雜的功能?其核心是功耗高是用戶的一大痛點，而銀河風云期望幫助用戶降低功耗來解決這一痛點。

　　還有一個案例，漢威電子的遠程抄表解決方案在行業內應用非常廣泛，核心競爭力在與其遠程抄表的功耗低。在無電源的環境下，其遠程抄表產品使用電池可以使用一年以上。

　　其實漢威解決方案也是使用3G網絡通訊，但一般企業使用3G網絡，都解決不了一塊電池使用一年的難題。為什么漢威電子可以實現?道理很簡單，因為遠程抄表無需實時連接，其數據傳輸頻率非常低，而保持3G實時通訊會浪費很多能源。漢威的設計是每天抄表的時候建立連接，傳輸數據，之后就把通訊功能停掉，這樣大大降低了功耗。

　　無論銀河風云、還是漢威電子，他們的解決方案都是在不適合于物聯網的網絡環境下，花了很大精力解決了低功耗的問題。對于那些僅需小數據量傳輸、低功耗但長距離傳輸的聯網設備，若有針對性的網絡標準或協議，則企業就無需花太多精力解決功耗問題。

　　用戶需求傳導：組網方便且功耗低的網絡將是物聯網通訊最佳選擇

　　目前，通信領域最為炙手可熱的是4G網絡的商用和5G的研發，在追求高寬帶、大容量網絡的同時，也有一些企業從用戶需求傳導中看到適用于物聯網的網絡標準和協議的需求，進行卓有成效的研發。在已成熟的專用于物聯網的網絡標準中，LoRa是一個典型的代表。筆者最近拜訪了一家LoRa模塊企業，從中學習了LoRa的一些特點，發現LoRa能夠非常有效地解決了物聯網設備組網便捷性和功耗的痛點，且能夠實現遠距離傳輸。

　　LoRa采用星型網絡架構，與網狀網絡架構相比，它是具有最低延遲的最簡單的網絡結構。基于LoRa的擴頻芯片，可以實現節點與集中器直接組網連接，構成星形;對于遠距離的結點，可使用網關設備進行中繼組網連接。LoRa網絡供應商既可以搭建覆蓋范圍較廣的廣域網基礎設施，也可以通過簡單的網關設備搭建局域網，只要物聯網設備中嵌入LoRa芯片或模塊，即可快速實現組網和快速配置。廣域網和局域網兩種環境中均可實現便捷組網，在與以自組網見長的ZigBee協議比較，具有明顯的優勢。

　　低功耗無疑是LoRa網絡技術的最大特點，LoRa使用擴頻調制技術，可解調低于20 dB的噪聲，這確保了高靈敏度和可靠的網絡連接，而使用不同的擴頻因子就可以改變擴頻系統的傳輸速率，且可變的擴頻因子提高了整個網絡的系統容量，因為采用不同擴頻因子的信號可以在一個信道中共存。與傳統采用固定速率的FSK系統相比，LoRa協議的星形拓撲結構消除了同步開銷和跳數，因而降低了功耗，一般來說95%的節點只占用10%的總能耗。

　　在實際應用中，采用LoRa協議的物聯網設備無線通信距離超過15公里(郊區環境)，電池使用壽命可達10年以上，并且能夠將數百萬的無線傳感器節點與LoRa技術網關連接起來，這一優勢是傳統網絡通訊標準無法達到的。

　　目前，采用LoRa技術的物聯網絡已開始商用，將各類電池供電的設備連接起來。在用戶需求的推動下，可以預測，類似LoRa的網絡也將成為物聯網領域的下一個風口，切實有效地解決物聯網設備“互聯”方面的痛點，進一步打破物聯網發展的瓶頸。