# LoRa在中國依然存在風險

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## 第一部分：LoRa生態(tài)鏈及其中國力量


目前在全球已經(jīng)有100個國家和地區(qū)，100多家網(wǎng)絡運營商部署了LoRa網(wǎng)絡，全球部署的LoRa節(jié)點超過9000萬個，LoRaWAN已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)尤其是低功耗廣域網(wǎng)的事實標準。在中國，兩次《征求意見稿》不但沒讓LoRa銷聲匿跡，反而伴隨著阿里、騰訊、鐵塔、聯(lián)通等巨頭的加入，產(chǎn)業(yè)生態(tài)愈加強大。

中美貿(mào)易戰(zhàn)中，我們看到作為IP供應商的ARM也對華為實施斷供情況，而在LoRa產(chǎn)業(yè)鏈中，處于其核心地位的LoRa芯片僅有美國Semtech公司生產(chǎn)或者授權生產(chǎn)，貿(mào)易戰(zhàn)無疑會給LoRa在中國的發(fā)展蒙上一層陰影。貿(mào)易戰(zhàn)之后，LoRa在中國還有機會嗎？

從技術上看，LoRa僅僅是物理層的一種調制技術，為了能夠將LoRa技術更好的推廣，Semtech（LoRa技術擁有者）主導成立的LoRa聯(lián)盟（LoRa Alliance）制定了以LoRa技術為基礎的組網(wǎng)、端到端的通信業(yè)務的協(xié)議標準—LoRaWAN。在LoRa聯(lián)盟成員的努力下，在全球100個國家和地區(qū)共部署了超過9000萬個LoRa節(jié)點，成為一種市場選擇的主流物聯(lián)網(wǎng)連接技術，LoRaWAN更形成了“LoRa芯片-模組-傳感器-基站或網(wǎng)關-網(wǎng)絡服務-應用服務”完整產(chǎn)業(yè)鏈。

目前，中國有包括中興通訊、騰訊、阿里巴巴、中國聯(lián)通、鐵塔公司、貴州廣電等重量級玩家加入LoRa物聯(lián)網(wǎng)領域，其中阿里巴巴、騰訊等互聯(lián)網(wǎng)巨頭均以最高級別會員身份加入LoRa聯(lián)盟，2018年中國市場LoRa芯片出貨量占全球一半以上，中國已成為LoRa產(chǎn)業(yè)生態(tài)最大的市場。

從某種意義上來說，通信、互聯(lián)網(wǎng)、IT等巨頭雖然處于不同領域，但在物聯(lián)網(wǎng)布局上具有一定的趨同性，而各跨界巨頭在物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的競爭力在于對生態(tài)的經(jīng)營和數(shù)據(jù)的把控，作為物聯(lián)網(wǎng)入局相對稍晚的互聯(lián)網(wǎng)巨頭來說，從LoRa生態(tài)作為入口是一個較好的路徑選擇。在高度碎片化的物聯(lián)網(wǎng)市場中，通信層成為整個產(chǎn)業(yè)中最可能實現(xiàn)標準化的領域，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)相對于在移動蜂窩技術深耕幾十年的高通、愛立信、華為等玩家在NB-IoT、eMTC 以及 5G 等物聯(lián)網(wǎng)標準，很難參與進來，更不用說有重大貢獻和掌握話語權了。

LoRaWAN 作為一個問世時間較短的開放標準，新入局的互聯(lián)網(wǎng)巨頭相對容易參與到標準化工作中，加入LoRa聯(lián)盟中可以為其參與廣域物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡標準打開一扇門，是互聯(lián)網(wǎng)巨頭布局物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的很好的切入點。

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## 第二部分：貿(mào)易戰(zhàn)之后，LoRa在中國會面臨禁供顧慮


從使用場景上來看，LoRa因其功耗低，傳輸距離遠，組網(wǎng)靈活等諸多特性與物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)、智慧社區(qū)、智能家居和樓宇、智能表計、智慧農(nóng)業(yè)、智能物流等多個垂直行業(yè)。這其中不乏涉及到國民經(jīng)濟數(shù)據(jù)的場景，如城市照明、智慧農(nóng)業(yè)、智能表計等，其系統(tǒng)運營的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的保密性的重要程度不言而喻。

LoRa芯片及核心技術的唯一壟斷，一直都是LoRa在中國發(fā)展的“痛點”，Semtech雖然通過授權IP，開啟LoRa芯片國產(chǎn)化以及多供應商的進程。但我們在不清楚其授權模式以及LoRa IP后續(xù)演進路徑的情況下，應對這個樂觀也應該持謹慎態(tài)度。

如果說去年美國政府對中興進行芯片禁售是美國對中國電子信息產(chǎn)業(yè)的試探，那么今年美國政府把華為、?？?、大疆等企業(yè)列入“實體清單”并進行斷供，可以看作是對中國電子信息產(chǎn)業(yè)乃至中國的全面開戰(zhàn)，是美國企圖遏制中國產(chǎn)業(yè)升級的第一戰(zhàn)。在此背景下，大力發(fā)展LoRaWAN生態(tài)，有一種置整個產(chǎn)業(yè)于火山口的感覺。萬一將來LoRaWAN在中國有一定的連接規(guī)模，輸送著大量的國民經(jīng)濟數(shù)據(jù)之后出現(xiàn)芯片斷供或者停止授權，又或者芯片中存在“后門”，造成大量的中國數(shù)據(jù)外泄，造成的損失將是無法衡量的。

一直以來，LoRa技術以及LoRaWAN規(guī)范因為靈活、低成本部署的優(yōu)勢，成為國內大量非運營商用戶的優(yōu)先選擇，尤其是不少政企行業(yè)用戶因為業(yè)務特征，傾向于自主、可控的專用網(wǎng)絡。

在筆者看來，中國很多企業(yè)已經(jīng)在LoRaWAN產(chǎn)業(yè)鏈上做出很多努力和嘗試，有一定的商業(yè)成績，不太可能因為底層芯片技術的問題而放棄掉之前的大量投資和努力，放棄可能會導致一批中小規(guī)模企業(yè)的倒閉或者裁員;

貿(mào)易戰(zhàn)之后，中國勢必加快產(chǎn)業(yè)升級進程，而LoRa技術及其產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)是賦能中國產(chǎn)業(yè)升級的重要力量，在政策方面也不太可能明確阻止LoRa在中國的發(fā)展;

同時，我們暫時也看不到有什么力量有動機阻止Semtech“斷供”中國的LoRa芯片和授權，但我們不得不考慮芯片或者IP中有可能存在“后門”問題，畢竟LoRaWAN擅長部署的場景中包含了涉及到國民經(jīng)濟數(shù)據(jù)的場景。

以此看來，LoRa在中國的發(fā)展不會因為貿(mào)易戰(zhàn)問題而擱置或者大幅變緩，但其優(yōu)先布局的領域必然是智慧社區(qū)、智能樓宇等場景，而非智慧城市、智能表計、智慧農(nóng)業(yè)等涉及到國民經(jīng)濟數(shù)據(jù)的場景。

與此同時，中國芯片企業(yè)也在積極的開發(fā)LoRa底層的可替代技術（據(jù)上海磐啟微電子的副總告訴筆者，他們的ChirpIOT TM 擴頻調制+相位調制技術可以代替LoRa TM及FSK系列，自家的LoRa-like 芯片19年即可推出可測終端），繞過Semtech的技術專利，實現(xiàn)和LoRaWAN的兼容，保證底層技術不完全受制于人。

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## 第三部分：LoRa在中國還面臨的頻譜管制風險


工信部無線電管理局于去年12月發(fā)布了《微功率短距離無線電發(fā)射設備技術要求（征求意見稿）》，在其中對相關應用免授權頻段提出了若干技術性和應用性限制。例如，315/433MHz等民用設備的無線控制頻段不得用于物聯(lián)網(wǎng)應用，并針對470-510MHz民用計量頻段提出了“限單頻點使用，不能用于組網(wǎng)應用”的限定。

物聯(lián)網(wǎng)的無線技術，由來已久。對非授權頻段的使用，除了WiFi、Zigbee等高度標準化的技術，還有微功率無線、fsk等更輕量化的技術。這些技術無疑對物聯(lián)網(wǎng)應用的支撐是事實存在，而對非授權頻段的占用，也是事實存在。對非授權頻段的使用，通常是點狀、碎片化布局，并未形成規(guī)模化組網(wǎng)運營級別的使用。對物聯(lián)網(wǎng)無線傳輸技術的選擇，也存在著標準不統(tǒng)一、一致性較差的現(xiàn)實。而隨著這兩年物聯(lián)網(wǎng)無線技術的爆炸性發(fā)展，NB、Lora、Sigfox等技術的發(fā)展成熟，給物聯(lián)網(wǎng)無線傳輸技術提供了更加標準化、高穩(wěn)定性的技術選項，穩(wěn)定可持續(xù)是大勢所趨。

以LoRa為代表使用非授權頻段的技術帶來的高速發(fā)展預期，有目共睹。伴隨而來的是幾個大的LoRa推進集團的強力推動，無疑有向著“在非授權頻段規(guī)?；M網(wǎng)運營”方向發(fā)展的趨勢。

> 再回到無管局的《征求意見稿》的描述中，“限單頻點使用，不能用于組網(wǎng)應用?！边@一內容，實際上是特別強調了315~510Mhz對組網(wǎng)應用，也就是運營網(wǎng)絡的限制。

其實國家在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展需要頻段資源是有相應規(guī)劃的。

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## 第四部分：IEEE802.15.4C標準已于2009年4月17日發(fā)布


有權威性的關于780Mhz頻段定義的官方合法性文件為中華人民共和國工業(yè)和信息部-無線電管理局2005年09月05日關于發(fā)布《微功率（短距離）無線電設備的技術要求》的通知

無委“微功率（短距離）無線電設備的技術要求第三條、第十一條：

> （三）無線傳聲器和民用無線電計量儀表等類型設備

> 用于教育、文化部門的視聽訓練，電影院、音樂廳、會議室等公共場所及殘

> 疾人士的聽覺輔助使用，在旅游區(qū)，作為小型廣播設備應用。

> 在滿足傳輸數(shù)據(jù)時，其發(fā)射機工作時間不超過5 秒的條件下，470－510MHz

> 頻段可作為民用無線電計量儀表使用頻段。

> 若使用頻率與當?shù)芈曇?、電視廣播電臺頻率相同時，不得在當?shù)厥褂?；若?/p>

> 當?shù)芈曇?、電視廣播接收產(chǎn)生干擾時，應立即停止使用，待消除干擾或調整到無

> 干擾頻率后方可重新使用。

> 為避免對生物醫(yī)學遙測設備產(chǎn)生干擾，在醫(yī)院內，不得使用無線傳聲器。無

> 線傳聲器生產(chǎn)廠商須在產(chǎn)品說明書中，載明這項規(guī)定。

> - 1． 使用頻率及發(fā)射功率：

> 1） 使用頻率：87-108 MHz

> 發(fā)射功率限值：3mW(e.r.p)

> 2） 使用頻率：75.4-76.0MHz，84-87MHz

> 發(fā)射功率限值：10mW(e.r.p)

> 3） 使用頻率：189.9-223.0MHz

> 發(fā)射功率限值：10mW(e.r.p)

> 4） 使用頻率：470-510MHz，630-787MHz

> 發(fā)射功率限值：50mW(e.r.p)

> - 2.占用帶寬：不大于200kHz

> - 3.頻率容限：100×10-6

> （十一）各類民用設備的無線控制裝置

> 不得用于無線控制玩具、模型等。

> - 1.使用頻率： 314－316MHz，430-432MHz，433.00-434.79MHz

> 發(fā)射功率限值：10mW(e.r.p)

> 占用帶寬：不大于400kHz

> - 2.使用頻率：779-787MHz，

> 發(fā)射功率限值：10mW(e.r.p)

目前困擾物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的一個致命問題就是同頻段干擾太多，2.4G是全球通用的，902～928 MHz是北美的，863～870 MHz是歐洲的，470-517MHz是國家電網(wǎng)計量頻段，無需申請的。所以2.4G和433MHz使用的及較多，相對應的，干擾也就多。

> 這里劃個重點：780Mhz（779～787 MHz）是中國新開的。780Mhz頻段是專為中國內IEEE802.15.4C標準申請的頻段，也是為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)特意申請的一個國內免費使用頻段。

窄帶廣域網(wǎng)除了Lora，還有NB-IoT和6LoWPAN可以選擇。

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## 第五部分：6LoWPAN開放技術規(guī)范介紹


6LoWPAN是一種基于IPv6的低速無線個域網(wǎng)標準，即IPv6 over IEEE 802.15.4。

IETF 6LoWPAN工作組的任務是定義在如何利用IEEE 802.15.4鏈路支持基于IP的通信的同時，遵守開放標準以及保證與其他IP設備的互操作性。

image - LoRa在中國依然存在風險

6LowPan技術概述

### 1、 6LowPan技術簡介

6LowPan工作組的研究重點為適配層、路由、報頭壓縮、分片、IPv6、網(wǎng)絡接入和網(wǎng)絡管理等技術，目前已提出了適配層技術草案．其他技術還在探討中。

6LowPan技術底層采用IEEE 802.15.4規(guī)定的PHY層和MAC層，網(wǎng)絡層采用IPv6協(xié)議。由于IPv6中，MAC支持的載荷長度遠大干6LowPan底層所能提供的載荷長度，為了實現(xiàn)MAC層與網(wǎng)絡層的無縫鏈接，6Low-Pan工作組建議在網(wǎng)絡層和MAC層之間增加一個網(wǎng)絡適配層，用來完成包頭壓縮、分片與重組以及網(wǎng)狀路由轉發(fā)等工作。

### 2、 6LowPan技術的優(yōu)勢

（1）普及性：IP網(wǎng)絡應用廣泛，作為下一代互聯(lián)網(wǎng)核心技術的IPv6，也在加速其普及的步伐，在LR-WPAN網(wǎng)絡中使用IPv6更易于被接受。

（2）適用性：IP網(wǎng)絡協(xié)議棧架構受到廣泛的認可，LR-WPAN網(wǎng)絡完全可以基于此架構進行簡單、有效地開發(fā)。

（3）更多地址空間：IPv6應用于LR-WPAN最大亮點就是龐大的地址空間。這恰恰滿足了部署大規(guī)模、高密度LR-WPAN網(wǎng)絡設備的需要。

（4）支持無狀態(tài)自動地址配置：IPv6中當節(jié)點啟動時?？梢宰詣幼x取MAC地址，并根據(jù)相關規(guī)則配置好所需的IPv6地址。這個特性對傳感器網(wǎng)絡來說，非常具有吸引力，因為在大多數(shù)情況下，不可能對傳感器節(jié)點配置用戶界面，節(jié)點必須具備自動配置功能。

（5）易接入：LR-WPAN使用IPv6技術，更易于接入其他基于IP技術的網(wǎng)絡及下一代互聯(lián)網(wǎng)，使其可以充分利用IP網(wǎng)絡的技術進行發(fā)展。

（6）易開發(fā)：目前基于IPv6的許多技術已比較成熟，并被廣泛接受，針對LR-WPAN的特性對這些技術進行適當?shù)木喓腿∩?，簡化了協(xié)議開發(fā)的過程。

由此看見，IPv6技術在LR-WPAN網(wǎng)絡上的應用具有廣闊發(fā)展的空間，而將LR-WPAN接入互聯(lián)網(wǎng)將大大擴展其應用，使得大規(guī)模的傳感控制網(wǎng)絡的實現(xiàn)成為可能。

### 3、 6LowPan關鍵技術分析

對于IPv6和IEEE805.15.4結合的關鍵技術，6LowPan工作組進行了積極的研究與討論，目前在IEEE 802.15.4上實現(xiàn)傳輸IPv6數(shù)據(jù)包的關鍵技術如下：

（1）IPv6和IEEE 802.15.4的協(xié)調。IEEE802.15.4標準定義的最大幀長度是127字節(jié)．MAC頭部最大長度為25字節(jié)，剩余的MAC載荷最大長度為102 字節(jié)。如果使用安全模式，不同的安全算法占用不同的字節(jié)數(shù)，比如AES-CCM-128需要21字節(jié)，AES-CCM-64需要13字節(jié)，而AES- CCM-32需要8字節(jié)。這樣留給MAC載荷最少只有81個字節(jié)。而在IPv6中。MAC載荷最大為1280字節(jié)。IEEE 802.15.4幀不能封裝完整的IPv6數(shù)據(jù)包。因此，要協(xié)調二者之間的關系，就要在網(wǎng)絡層與MAC層之間引入適配層，用來完成分片和重組的功能。

（2）地址配置和地址管理。IPv6支持無狀態(tài)地址自動配置，相對于有狀態(tài)自動配置的來說，配置所需開銷比較小，這正適合LR-WPAN設備特點。同時，由于LR-WPAN設備可能大量、密集地分布在人員比較難以到達的地方，實現(xiàn)無狀態(tài)地址自動配置則更加重要。

（3）網(wǎng)絡管理。網(wǎng)絡管理技術對LR-WPAN網(wǎng)絡很關鍵。由于網(wǎng)絡規(guī)模大，而一些設備的分布地點又是人員所不能到達的，因此LR-WPAN網(wǎng)絡應該具有自愈能力，要求LR-WPAN的網(wǎng)絡管理技術能夠在很低的開銷下管理高度密集分布的設備。由于在IEEE802.15.4上轉發(fā)IPv6數(shù)據(jù)提倡盡量使用已有的協(xié)議，而簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議（SNMP）又為lP網(wǎng)絡提供了一套很好的網(wǎng)絡管理框架和實現(xiàn)方法，因此，6LowPan傾向于在LR-WPAN上使用 SNMPv3進行網(wǎng)絡管理。但是，由于SNMP的初衷是管理基于IP的互聯(lián)網(wǎng)，要想將其應用到硬件資源受限的LR-WPAN網(wǎng)絡中。仍需要進一步調研和改進。例如：限制數(shù)據(jù)類型、簡化基本的編碼規(guī)則等。

（4）安全問題。由于使用安全機制需要額外的處理和帶寬資源，并不適合LR-WPAN設備，而IEEE802.15.4在鏈路層提供的AES安全機制又相對寬松，有待進一步加強，因此尋找一種適合LR-WPAN的安全機制就成為6LowPan研究的關鍵問題之一。

最后我們只需要記住6LoWPAN具備3類重要特性：

> 1、遠距離通信，高障礙穿越特性。和Lora網(wǎng)絡一樣采用了Sub-1G通信頻段；

> 2、自組網(wǎng)信號多跳傳播特性。具備Zigbee的多跳傳播特性，Mesh網(wǎng)絡結點既是通信結點也是信號中繼；

> 3、結點跨域直接IP訪問，可無限擴建子網(wǎng)特性。IPv6協(xié)議帶來的獨特優(yōu)勢是Zigbee、Lora和藍牙等技術所不具備的。

6LoWPAN的上游供應商基本和其它IEEE802.15.4應用技術的供應商是重疊的，理論上市面上所有符合IEEE802.15.4技術規(guī)范的芯片和射頻器件也都應該可作為構建6LoWPAN網(wǎng)絡的基礎供應鏈，包括:

- [TI CC13x0](https://www.ti.com.cn/product/cn/CC1350)

- [NXP K32W061/41](https://www.nxp.com/products/wireless/thread:THREAD-PROTOCOL)

- [Slicon lab SI4463](https://www.silabs.com/wireless/proprietary/ezradiopro-sub-ghz-ics/device.si4463)

協(xié)議層產(chǎn)品封裝產(chǎn)品及完整解決方案可參考:

- [Aesiot AW6N](https://www.aesiot.cn/index/publish/solution/iot_780mhz/aw6n%e6%96%b9%e6%a1%88%ef%bc%9a6lowpan%e7%bd%91%e7%bb%9c/)

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內容參考：

- http://www.elecfans.com/iot/958359.html

- http://www.elecfans.com/news/wangluo/20141010355885.html

- https://baike.baidu.com/item/6LoWPAN/4514302?fr=aladdin

- https://baike.baidu.com/item/780MHz/6105077?fr=aladdin