終結(jié)者——讓LoRa來解決物聯(lián)網(wǎng)復(fù)雜組網(wǎng)和超高功耗的痛點(diǎn)

　　物聯(lián)網(wǎng)世界網(wǎng)訊：物聯(lián)網(wǎng)在中國已經(jīng)發(fā)展了多年，無論是智能工業(yè)、車聯(lián)網(wǎng)、智能家居、可穿戴設(shè)備等都面臨全面爆發(fā)的趨勢。物聯(lián)網(wǎng)有三個關(guān)鍵要素：感知、互聯(lián)、智能，物聯(lián)網(wǎng)在感知和智能要素方面已有新的進(jìn)展，而在另一關(guān)鍵要素互聯(lián)上，卻依然依賴適用于互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)連接方式，如3G、4G、WIFI、藍(lán)牙等，即使是面向物與物相聯(lián)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)也還是不適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)對連接的需求，所以互聯(lián)已成為制約物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模普及的因素。以Lora為代表的低功耗、遠(yuǎn)距離網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，有機(jī)會打破物聯(lián)網(wǎng)在互聯(lián)方面的瓶頸。

　　為什么原有連接方式不適合物聯(lián)網(wǎng)?物聯(lián)網(wǎng)在互聯(lián)上的痛點(diǎn)有哪些?Lora技術(shù)是否能解決這些痛點(diǎn)?筆者進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域三年，參與過和聽到過很多關(guān)于WIFI、藍(lán)牙、Zigbee、蜂窩網(wǎng)絡(luò)等作為物聯(lián)網(wǎng)未來通訊協(xié)議的討論，最終認(rèn)為其實(shí)真正決定通訊協(xié)議的是用戶。

　　組網(wǎng)的便捷性是用戶最大的需求

　　在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備主要是手機(jī)、平板、電腦等設(shè)備，人均設(shè)備數(shù)量較少，每人僅需對幾個設(shè)備做配置即可。但是未來物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接的數(shù)量會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于互聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)機(jī)設(shè)備數(shù)量，人均設(shè)備數(shù)量大大增加，每人可能需要對超過10個設(shè)備的連接進(jìn)行配置，配置工作量大大增加。這時(shí)用戶一定會選擇最便捷配置的連接方式，當(dāng)然設(shè)備若可自動組網(wǎng)、自行連接，無需用戶配置是最好的。

　　從國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程來看，其實(shí)是用戶配置的便捷性幫助企業(yè)選擇了網(wǎng)絡(luò)連接方式。比如智能家居領(lǐng)域，目前智能單品最普及的通訊方式是WIFI協(xié)議(智能家居整體解決方案還是以有線協(xié)議為主)。為什么WIFI協(xié)議能夠暫時(shí)領(lǐng)先于其他協(xié)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(wǎng)即可使用;另一個現(xiàn)在WIFI協(xié)議的配置相對簡單。

　　杭州古北電子公司是智能家居領(lǐng)域最有代表性的企業(yè)，其品牌是Broadlink。這家企業(yè)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(lián)網(wǎng)企業(yè)的影響力，與很多家電企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)云公司、渠道、智能硬件伙伴建立了Broadlink DNA生態(tài)圈，成為智能家居領(lǐng)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(chuàng)始人最早推行智能設(shè)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(shù)競爭力，但在國內(nèi)WIFI模塊技術(shù)優(yōu)秀企業(yè)有好幾家，為什么古北走在了前面?筆者認(rèn)為設(shè)備使用的便捷性起了決定性的作用。當(dāng)然WIFI 協(xié)議這種便捷配置，WIFI路由器的普及是關(guān)鍵。

　　所以說設(shè)備組網(wǎng)、配置的便捷性對物聯(lián)網(wǎng)的普及影響巨大，從用戶角度出發(fā)，能否實(shí)現(xiàn)便捷組網(wǎng)也是決定未來物聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)議的關(guān)鍵。

　　設(shè)備能耗也是用戶一大痛點(diǎn)

　　未來物聯(lián)網(wǎng)的連接設(shè)備數(shù)量巨大，由于環(huán)境影響，很多設(shè)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(shè)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(lǐng)域，由于WIFI配置的便捷性，智能單品使用WIFI通訊協(xié)議的產(chǎn)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(yè)都想辦法解決功耗的問題。

　　舉例來說，深圳銀河風(fēng)云網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)股份有限公司曾推出一款產(chǎn)品空調(diào)伴侶悟空i8，是京東眾籌第5個超過千萬的產(chǎn)品，并且是第一個單品價(jià)格不足100元但眾籌過千萬的產(chǎn)品。該產(chǎn)品使用的是銀河風(fēng)云自己的WIFi模塊。而銀河風(fēng)云為了降低WIFI模塊的功耗，在模塊的設(shè)計(jì)上花了很大的精力：通過快速連接的功能實(shí)現(xiàn)功耗降低，即保證設(shè)備在1秒鐘可以快速建立WIFI連接，銀河風(fēng)云產(chǎn)品之間通訊使用功耗非常低的通訊方式，當(dāng)無數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，WIFI模塊處于休眠狀態(tài)，但一旦需要連接網(wǎng)絡(luò)時(shí)，即可快速通過WIFI模塊建立連接，只要連接時(shí)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(fēng)云為什么要花這么大精力，增加這么復(fù)雜的功能?其核心是功耗高是用戶的一大痛點(diǎn)，而銀河風(fēng)云期望幫助用戶降低功耗來解決這一痛點(diǎn)。

　　還有一個案例，漢威電子的遠(yuǎn)程抄表解決方案在行業(yè)內(nèi)應(yīng)用非常廣泛，核心競爭力在與其遠(yuǎn)程抄表的功耗低。在無電源的環(huán)境下，其遠(yuǎn)程抄表產(chǎn)品使用電池可以使用一年以上。

　　其實(shí)漢威解決方案也是使用3G網(wǎng)絡(luò)通訊，但一般企業(yè)使用3G網(wǎng)絡(luò)，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(shí)現(xiàn)?道理很簡單，因?yàn)檫h(yuǎn)程抄表無需實(shí)時(shí)連接，其數(shù)據(jù)傳輸頻率非常低，而保持3G實(shí)時(shí)通訊會浪費(fèi)很多能源。漢威的設(shè)計(jì)是每天抄表的時(shí)候建立連接，傳輸數(shù)據(jù)，之后就把通訊功能停掉，這樣大大降低了功耗。

　　無論銀河風(fēng)云、還是漢威電子，他們的解決方案都是在不適合于物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)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(shù)據(jù)量傳輸、低功耗但長距離傳輸?shù)穆?lián)網(wǎng)設(shè)備，若有針對性的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議，則企業(yè)就無需花太多精力解決功耗問題。

　　用戶需求傳導(dǎo)：組網(wǎng)方便且功耗低的網(wǎng)絡(luò)將是物聯(lián)網(wǎng)通訊最佳選擇

　　目前，通信領(lǐng)域最為炙手可熱的是4G網(wǎng)絡(luò)的商用和5G的研發(fā)，在追求高寬帶、大容量網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)，也有一些企業(yè)從用戶需求傳導(dǎo)中看到適用于物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的需求，進(jìn)行卓有成效的研發(fā)。在已成熟的專用于物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)中，LoRa是一個典型的代表。筆者最近拜訪了一家LoRa模塊企業(yè)，從中學(xué)習(xí)了LoRa的一些特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)LoRa能夠非常有效地解決了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備組網(wǎng)便捷性和功耗的痛點(diǎn)，且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。

　　LoRa采用星型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，與網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相比，它是具有最低延遲的最簡單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?；贚oRa的擴(kuò)頻芯片，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)與集中器直接組網(wǎng)連接，構(gòu)成星形;對于遠(yuǎn)距離的結(jié)點(diǎn)，可使用網(wǎng)關(guān)設(shè)備進(jìn)行中繼組網(wǎng)連接。LoRa網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商既可以搭建覆蓋范圍較廣的廣域網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，也可以通過簡單的網(wǎng)關(guān)設(shè)備搭建局域網(wǎng)，只要物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中嵌入LoRa芯片或模塊，即可快速實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)和快速配置。廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)兩種環(huán)境中均可實(shí)現(xiàn)便捷組網(wǎng)，在與以自組網(wǎng)見長的ZigBee協(xié)議比較，具有明顯的優(yōu)勢。

　　低功耗無疑是LoRa網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的最大特點(diǎn)，LoRa使用擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，可解調(diào)低于20 dB的噪聲，這確保了高靈敏度和可靠的網(wǎng)絡(luò)連接，而使用不同的擴(kuò)頻因子就可以改變擴(kuò)頻系統(tǒng)的傳輸速率，且可變的擴(kuò)頻因子提高了整個網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)容量，因?yàn)椴捎貌煌瑪U(kuò)頻因子的信號可以在一個信道中共存。與傳統(tǒng)采用固定速率的FSK系統(tǒng)相比，LoRa協(xié)議的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)消除了同步開銷和跳數(shù)，因而降低了功耗，一般來說95%的節(jié)點(diǎn)只占用10%的總能耗。

　　在實(shí)際應(yīng)用中，采用LoRa協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備無線通信距離超過15公里(郊區(qū)環(huán)境)，電池使用壽命可達(dá)10年以上，并且能夠?qū)?shù)百萬的無線傳感器節(jié)點(diǎn)與LoRa技術(shù)網(wǎng)關(guān)連接起來，這一優(yōu)勢是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊標(biāo)準(zhǔn)無法達(dá)到的。

　　目前，采用LoRa技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)已開始商用，將各類電池供電的設(shè)備連接起來。在用戶需求的推動下，可以預(yù)測，類似LoRa的網(wǎng)絡(luò)也將成為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的下一個風(fēng)口，切實(shí)有效地解決物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備“互聯(lián)”方面的痛點(diǎn)，進(jìn)一步打破物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的瓶頸。