导读：介绍LoRa在中国面临的法规风险和贸易战风险
# LoRa在中国依然存在风险
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## 第一部分：LoRa生态链及其中国力量
目前在全球已经有100个国家和地区，100多家网络运营商部署了LoRa网络，全球部署的LoRa节点超过9000万个，LoRaWAN已经成为物联网尤其是低功耗广域网的事实标准。在中国，两次《征求意见稿》不但没让LoRa销声匿迹，反而伴随着阿里、腾讯、铁塔、联通等巨头的加入，产业生态愈加强大。
中美贸易战中，我们看到作为IP供应商的ARM也对华为实施断供情况，而在LoRa产业链中，处于其核心地位的LoRa芯片仅有美国Semtech公司生产或者授权生产，贸易战无疑会给LoRa在中国的发展蒙上一层阴影。贸易战之后，LoRa在中国还有机会吗？
从技术上看，LoRa仅仅是物理层的一种调制技术，为了能够将LoRa技术更好的推广，Semtech（LoRa技术拥有者）主导成立的LoRa联盟（LoRa Alliance）制定了以LoRa技术为基础的组网、端到端的通信业务的协议标准—LoRaWAN。在LoRa联盟成员的努力下，在全球100个国家和地区共部署了超过9000万个LoRa节点，成为一种市场选择的主流物联网连接技术，LoRaWAN更形成了“LoRa芯片-模组-传感器-基站或网关-网络服务-应用服务”完整产业链。
目前，中国有包括中兴通讯、腾讯、阿里巴巴、中国联通、铁塔公司、贵州广电等重量级玩家加入LoRa物联网领域，其中阿里巴巴、腾讯等互联网巨头均以最高级别会员身份加入LoRa联盟，2018年中国市场LoRa芯片出货量占全球一半以上，中国已成为LoRa产业生态最大的市场。
从某种意义上来说，通信、互联网、IT等巨头虽然处于不同领域，但在物联网布局上具有一定的趋同性，而各跨界巨头在物联网业务的竞争力在于对生态的经营和数据的把控，作为物联网入局相对稍晚的互联网巨头来说，从LoRa生态作为入口是一个较好的路径选择。在高度碎片化的物联网市场中，通信层成为整个产业中最可能实现标准化的领域，互联网企业相对于在移动蜂窝技术深耕几十年的高通、爱立信、华为等玩家在NB-IoT、eMTC 以及 5G 等物联网标准，很难参与进来，更不用说有重大贡献和掌握话语权了。
LoRaWAN 作为一个问世时间较短的开放标准，新入局的互联网巨头相对容易参与到标准化工作中，加入LoRa联盟中可以为其参与广域物联网网络标准打开一扇门，是互联网巨头布局物联网产业生态的很好的切入点。
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## 第二部分：贸易战之后，LoRa在中国会面临禁供顾虑
从使用场景上来看，LoRa因其功耗低，传输距离远，组网灵活等诸多特性与物联网碎片化、低成本、大连接的需求十分的契合，因此被广泛部署在城市照明、智慧管网、智慧社区、智能家居和楼宇、智能表计、智慧农业、智能物流等多个垂直行业。这其中不乏涉及到国民经济数据的场景，如城市照明、智慧农业、智能表计等，其系统运营的稳定性和数据的保密性的重要程度不言而喻。
LoRa芯片及核心技术的唯一垄断，一直都是LoRa在中国发展的“痛点”，Semtech虽然通过授权IP，开启LoRa芯片国产化以及多供应商的进程。但我们在不清楚其授权模式以及LoRa IP后续演进路径的情况下，应对这个乐观也应该持谨慎态度。
如果说去年美国政府对中兴进行芯片禁售是美国对中国电子信息产业的试探，那么今年美国政府把华为、海康、大疆等企业列入“实体清单”并进行断供，可以看作是对中国电子信息产业乃至中国的全面开战，是美国企图遏制中国产业升级的第一战。在此背景下，大力发展LoRaWAN生态，有一种置整个产业于火山口的感觉。万一将来LoRaWAN在中国有一定的连接规模，输送着大量的国民经济数据之后出现芯片断供或者停止授权，又或者芯片中存在“后门”，造成大量的中国数据外泄，造成的损失将是无法衡量的。
一直以来，LoRa技术以及LoRaWAN规范因为灵活、低成本部署的优势，成为国内大量非运营商用户的优先选择，尤其是不少政企行业用户因为业务特征，倾向于自主、可控的专用网络。
在笔者看来，中国很多企业已经在LoRaWAN产业链上做出很多努力和尝试，有一定的商业成绩，不太可能因为底层芯片技术的问题而放弃掉之前的大量投资和努力，放弃可能会导致一批中小规模企业的倒闭或者裁员;
贸易战之后，中国势必加快产业升级进程，而LoRa技术及其产业链企业是赋能中国产业升级的重要力量，在政策方面也不太可能明确阻止LoRa在中国的发展;
同时，我们暂时也看不到有什么力量有动机阻止Semtech“断供”中国的LoRa芯片和授权，但我们不得不考虑芯片或者IP中有可能存在“后门”问题，毕竟LoRaWAN擅长部署的场景中包含了涉及到国民经济数据的场景。
以此看来，LoRa在中国的发展不会因为贸易战问题而搁置或者大幅变缓，但其优先布局的领域必然是智慧社区、智能楼宇等场景，而非智慧城市、智能表计、智慧农业等涉及到国民经济数据的场景。
与此同时，中国芯片企业也在积极的开发LoRa底层的可替代技术（据上海磐启微电子的副总告诉笔者，他们的ChirpIOT TM 扩频调制+相位调制技术可以代替LoRa TM及FSK系列，自家的LoRa-like 芯片19年即可推出可测终端），绕过Semtech的技术专利，实现和LoRaWAN的兼容，保证底层技术不完全受制于人。
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## 第三部分：LoRa在中国还面临的频谱管制风险
工信部无线电管理局于去年12月发布了《微功率短距离无线电发射设备技术要求（征求意见稿）》，在其中对相关应用免授权频段提出了若干技术性和应用性限制。例如，315/433MHz等民用设备的无线控制频段不得用于物联网应用，并针对470-510MHz民用计量频段提出了“限单频点使用，不能用于组网应用”的限定。
物联网的无线技术，由来已久。对非授权频段的使用，除了WiFi、Zigbee等高度标准化的技术，还有微功率无线、fsk等更轻量化的技术。这些技术无疑对物联网应用的支撑是事实存在，而对非授权频段的占用，也是事实存在。对非授权频段的使用，通常是点状、碎片化布局，并未形成规模化组网运营级别的使用。对物联网无线传输技术的选择，也存在着标准不统一、一致性较差的现实。而随着这两年物联网无线技术的爆炸性发展，NB、Lora、Sigfox等技术的发展成熟，给物联网无线传输技术提供了更加标准化、高稳定性的技术选项，稳定可持续是大势所趋。
以LoRa为代表使用非授权频段的技术带来的高速发展预期，有目共睹。伴随而来的是几个大的LoRa推进集团的强力推动，无疑有向着“在非授权频段规模化组网运营”方向发展的趋势。
> 再回到无管局的《征求意见稿》的描述中，“限单频点使用，不能用于组网应用。”这一内容，实际上是特别强调了315~510Mhz对组网应用，也就是运营网络的限制。
其实国家在物联网行业发展需要频段资源是有相应规划的。
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## 第四部分：IEEE802.15.4C标准已于2009年4月17日发布
有权威性的关于780Mhz频段定义的官方合法性文件为中华人民共和国工业和信息部-无线电管理局2005年09月05日关于发布《微功率（短距离）无线电设备的技术要求》的通知
无委“微功率（短距离）无线电设备的技术要求第三条、第十一条：
> （三）无线传声器和民用无线电计量仪表等类型设备
> 用于教育、文化部门的视听训练，电影院、音乐厅、会议室等公共场所及残
> 疾人士的听觉辅助使用，在旅游区，作为小型广播设备应用。
> 在满足传输数据时，其发射机工作时间不超过5 秒的条件下，470－510MHz
> 频段可作为民用无线电计量仪表使用频段。
> 若使用频率与当地声音、电视广播电台频率相同时，不得在当地使用；若对
> 当地声音、电视广播接收产生干扰时，应立即停止使用，待消除干扰或调整到无
> 干扰频率后方可重新使用。
> 为避免对生物医学遥测设备产生干扰，在医院内，不得使用无线传声器。无
> 线传声器生产厂商须在产品说明书中，载明这项规定。
> - 1． 使用频率及发射功率：
> 1） 使用频率：87-108 MHz
> 发射功率限值：3mW(e.r.p)
> 2） 使用频率：75.4-76.0MHz，84-87MHz
> 发射功率限值：10mW(e.r.p)
> 3） 使用频率：189.9-223.0MHz
> 发射功率限值：10mW(e.r.p)
> 4） 使用频率：470-510MHz，630-787MHz
> 发射功率限值：50mW(e.r.p)
> - 2.占用带宽：不大于200kHz
> - 3.频率容限：100×10-6
> （十一）各类民用设备的无线控制装置
> 不得用于无线控制玩具、模型等。
> - 1.使用频率： 314－316MHz，430-432MHz，433.00-434.79MHz
> 发射功率限值：10mW(e.r.p)
> 占用带宽：不大于400kHz
> - 2.使用频率：779-787MHz，
> 发射功率限值：10mW(e.r.p)
目前困扰物联网行业的一个致命问题就是同频段干扰太多，2.4G是全球通用的，902～928 MHz是北美的，863～870 MHz是欧洲的，470-517MHz是国家电网计量频段，无需申请的。所以2.4G和433MHz使用的及较多，相对应的，干扰也就多。
> 这里划个重点：780Mhz（779～787 MHz）是中国新开的。780Mhz频段是专为中国内IEEE802.15.4C标准申请的频段，也是为物联网行业特意申请的一个国内免费使用频段。
窄带广域网除了Lora，还有NB-IoT和6LoWPAN可以选择。
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## 第五部分：6LoWPAN开放技术规范介绍
6LoWPAN是一种基于IPv6的低速无线个域网标准，即IPv6 over IEEE 802.15.4。
IETF 6LoWPAN工作组的任务是定义在如何利用IEEE 802.15.4链路支持基于IP的通信的同时，遵守开放标准以及保证与其他IP设备的互操作性。
image - LoRa在中国依然存在风险
6LowPan技术概述
### 1、 6LowPan技术简介
6LowPan工作组的研究重点为适配层、路由、报头压缩、分片、IPv6、网络接入和网络管理等技术，目前已提出了适配层技术草案．其他技术还在探讨中。
6LowPan技术底层采用IEEE 802.15.4规定的PHY层和MAC层，网络层采用IPv6协议。由于IPv6中，MAC支持的载荷长度远大干6LowPan底层所能提供的载荷长度，为了实现MAC层与网络层的无缝链接，6Low-Pan工作组建议在网络层和MAC层之间增加一个网络适配层，用来完成包头压缩、分片与重组以及网状路由转发等工作。
### 2、 6LowPan技术的优势
（1）普及性：IP网络应用广泛，作为下一代互联网核心技术的IPv6，也在加速其普及的步伐，在LR-WPAN网络中使用IPv6更易于被接受。
（2）适用性：IP网络协议栈架构受到广泛的认可，LR-WPAN网络完全可以基于此架构进行简单、有效地开发。
（3）更多地址空间：IPv6应用于LR-WPAN最大亮点就是庞大的地址空间。这恰恰满足了部署大规模、高密度LR-WPAN网络设备的需要。
（4）支持无状态自动地址配置：IPv6中当节点启动时。可以自动读取MAC地址，并根据相关规则配置好所需的IPv6地址。这个特性对传感器网络来说，非常具有吸引力，因为在大多数情况下，不可能对传感器节点配置用户界面，节点必须具备自动配置功能。
（5）易接入：LR-WPAN使用IPv6技术，更易于接入其他基于IP技术的网络及下一代互联网，使其可以充分利用IP网络的技术进行发展。
（6）易开发：目前基于IPv6的许多技术已比较成熟，并被广泛接受，针对LR-WPAN的特性对这些技术进行适当的精简和取舍，简化了协议开发的过程。
由此看见，IPv6技术在LR-WPAN网络上的应用具有广阔发展的空间，而将LR-WPAN接入互联网将大大扩展其应用，使得大规模的传感控制网络的实现成为可能。
### 3、 6LowPan关键技术分析
对于IPv6和IEEE805.15.4结合的关键技术，6LowPan工作组进行了积极的研究与讨论，目前在IEEE 802.15.4上实现传输IPv6数据包的关键技术如下：
（1）IPv6和IEEE 802.15.4的协调。IEEE802.15.4标准定义的最大帧长度是127字节．MAC头部最大长度为25字节，剩余的MAC载荷最大长度为102 字节。如果使用安全模式，不同的安全算法占用不同的字节数，比如AES-CCM-128需要21字节，AES-CCM-64需要13字节，而AES- CCM-32需要8字节。这样留给MAC载荷最少只有81个字节。而在IPv6中。MAC载荷最大为1280字节。IEEE 802.15.4帧不能封装完整的IPv6数据包。因此，要协调二者之间的关系，就要在网络层与MAC层之间引入适配层，用来完成分片和重组的功能。
（2）地址配置和地址管理。IPv6支持无状态地址自动配置，相对于有状态自动配置的来说，配置所需开销比较小，这正适合LR-WPAN设备特点。同时，由于LR-WPAN设备可能大量、密集地分布在人员比较难以到达的地方，实现无状态地址自动配置则更加重要。
（3）网络管理。网络管理技术对LR-WPAN网络很关键。由于网络规模大，而一些设备的分布地点又是人员所不能到达的，因此LR-WPAN网络应该具有自愈能力，要求LR-WPAN的网络管理技术能够在很低的开销下管理高度密集分布的设备。由于在IEEE802.15.4上转发IPv6数据提倡尽量使用已有的协议，而简单网络管理协议（SNMP）又为lP网络提供了一套很好的网络管理框架和实现方法，因此，6LowPan倾向于在LR-WPAN上使用 SNMPv3进行网络管理。但是，由于SNMP的初衷是管理基于IP的互联网，要想将其应用到硬件资源受限的LR-WPAN网络中。仍需要进一步调研和改进。例如：限制数据类型、简化基本的编码规则等。
（4）安全问题。由于使用安全机制需要额外的处理和带宽资源，并不适合LR-WPAN设备，而IEEE802.15.4在链路层提供的AES安全机制又相对宽松，有待进一步加强，因此寻找一种适合LR-WPAN的安全机制就成为6LowPan研究的关键问题之一。
最后我们只需要记住6LoWPAN具备3类重要特性：
> 1、远距离通信，高障碍穿越特性。和Lora网络一样采用了Sub-1G通信频段；
> 2、自组网信号多跳传播特性。具备Zigbee的多跳传播特性，Mesh网络结点既是通信结点也是信号中继；
> 3、结点跨域直接IP访问，可无限扩建子网特性。IPv6协议带来的独特优势是Zigbee、Lora和蓝牙等技术所不具备的。
6LoWPAN的上游供应商基本和其它IEEE802.15.4应用技术的供应商是重叠的，理论上市面上所有符合IEEE802.15.4技术规范的芯片和射频器件也都应该可作为构建6LoWPAN网络的基础供应链，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)
协议层产品封装产品及完整解决方案可参考:
- [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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内容参考：
- 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
