深度研究 | LoRa芯片模組

　　首先說下LoRa和LoRaWAN的關(guān)系。這兩者是啥關(guān)系?

　　LoRa：Semtech公司定義的一種物理層調(diào)制方式，是基于Unlicense頻譜的廣域網(wǎng)通信技術(shù)。

　　LoRaWAN：基于LoRa物理層協(xié)議而設(shè)計的MAC層協(xié)議。LoRaWAN的規(guī)范由Semtech，IBM和Actility公司所定義。LoRa聯(lián)盟也是基于LoRaWAN規(guī)范而建立起來的聯(lián)盟。

　　注：Semtech是位于美國的一家半導(dǎo)體公司，15年銷售5.9億美金，對比高通/Intel幾百億美金的銷售額，Semtech不算個很大的公司。LoRa技術(shù)是Semtech公司在2012年從法國Cycleo SAS收購，當時只花費了5百萬美金。另外，值得注意的是，Semtech的股票從15年Q4至今翻了一番，可能市場也非常認可過去半年LoRa在全球市場的表現(xiàn)吧。

　　Semtech：提供LoRa的射頻芯片

　　Semtech擁有LoRa技術(shù)的專利，目前只有Semtech提供LoRa的射頻芯片。

　　有消息指出Semtech也將LoRa技術(shù)授權(quán)給ST(意法半導(dǎo)體)，但是沒有看到ST生產(chǎn)非常從任何LoRa的射頻芯片，可能因為ST本身就不是主要做射頻芯片的公司，另外一種可能就是授權(quán)的內(nèi)容只是合作并不包括生產(chǎn)射頻芯片。

　　Semtech目前的LoRa射頻芯片包括六款SX1272/SX1273/SX1276/SX1277/SX1278/SX1279，各個芯片的主要差異在于三個地方：頻段的支持(寬頻段、低頻段還是高頻段)，芯片接收靈敏度，擴頻因子的能力(這個應(yīng)該也影響到接收靈敏度)。當然各個芯片的價格也因為這些能力的不同而不同。按照Semtech芯片的分銷商Future Electronics的報價，從最低的2.96美金到4.1美金之間(3000片的報價)。這里面最流行的芯片應(yīng)該是SX1276，這款芯片支持137MHz~1020MHz(涵蓋了美國的920，歐洲的868，亞洲的433等主要unlicense頻段)，另外這塊芯片的接收靈敏度在125kHz帶寬下達到-136dBm。

　　LoRaWAN的實現(xiàn)

　　如之前提到的，LoRa要能工作還需要實現(xiàn)LoRaWAN定義的MAC層協(xié)議。這里的實現(xiàn)可能分成幾種模式：

　　基于芯片級的開發(fā)：首先一些公司提供LoRa射頻模組，這種模組簡單的對Semtech的芯片進行了封裝，定義了管腳接口，這些模組價格較便宜，在國內(nèi)阿里巴巴網(wǎng)站可賣到3.5~4美金(1000片報價)。任何終端可以集成這樣的模組(當然終端也可以自行集成裸芯片)，另外終端還會自行集成一個MCU，該MCU里會集成LoRaWAN的實現(xiàn)。是否要在MCU里也集成上層APP協(xié)議的實現(xiàn)取決于終端。

　　基于LoRa模組的開發(fā)：和上面不同的是，大多數(shù)集成工作由模組公司完成，即模組公司集成裸芯片和MCU(內(nèi)有LoRaWAN和APP協(xié)議)，然后終端集成這個模組，這樣對于做終端的公司來說簡單了很多，當然這也是有代價的，這樣的模組當然有利潤存在。這種模組在Internet上最低賣到8.3美金(1000片)。

　　還有一種模式是介于兩者之間的，即LoRa的模組不集成APP協(xié)議，APP協(xié)議棧由終端自身的MCU來集成。

　　簡單的從做終端的視角看上面三種模式，差別就是第一種完全自己做集成，第二種一些模組公司將射頻、MCU等集成好，終端做更簡單的集成。第三種是介于兩者之間，終端公司要負責APP協(xié)議的集成。目前市面上的集成方式以第一種和第三種為主。

　　APP協(xié)議棧：可以看出LoRa只負責PHY和MAC層的協(xié)議定義，考慮模組開發(fā)的第一種和第三種方式下，上層協(xié)議的集成都是終端公司來完成的，芯片和模組本身不會考慮為可能存在的上層行業(yè)應(yīng)用協(xié)議預(yù)留flash空間。所以給終端開發(fā)公司帶來的硬件和軟件投入的成本都會更多。當然各個行業(yè)有各個行業(yè)自身的要求，可能本身也不希望協(xié)議集成在芯片或模組中，但畢竟這種能力的缺失使得終端缺失了一種可能性。