作者：Sophia物联网智库 原创
4月16日，LoRa 联盟（LoRa Alliance）发布了 LoRaWAN 开发路线图，以引导该标准未来演进的方向。
LoRaWAN 开发路线图
LoRa 作为低功耗广域网通信领域的“明星”之一，是 Semtech 公司专有的一种基于扩频技术的超远距离无线传输技术。而 LoRaWAN 则是用来定义网络的通讯协议和系统架构，由 LoRa 联盟推出的低功耗广域网标准，可以有效实现 LoRa 物理层支持远距离通信，可以完成设备的入网管理，数据加密，速率控制等。
最新发布的这份新路线图强调了 LoRaWAN 从构建和互连网络到专注于使技术更快、更容易部署的演变，计划进一步增强 LoRaWAN 标准中已纳入的几个关键功能。LoRa 联盟对此表示，这项工作已成功使 LoRaWAN 成为部署量最多的低功耗广域物联网（LPWAN），引领了行业发展，推动了物联网连接的增长。
哪些演进值得关注？
纵观这份路线图，可以看到 LoRa 联盟的工作主要从五个方向展开，跨越了四个相互重叠的阶段：从 2015 年至 2017 年期间建立网络，到 2018 年至 2020 年期间连接网络，再到 2021 年至 2023 年期间使 LoRaWAN 网络的部署更加容易。遥望 2027 年，相关标准将使应用程序更容易实现可扩展性。
路线图的一些核心要点如下：
①目标市场的扩展
通过 LoRaWAN 增强 NTN（非地面网络技术） 的连接性，例如通过长距离-跳频扩频（LR-FHSS）更好地优化频谱，使 LoRaWAN 远远超出对大规模 IoT 网络的预期容量要求。
增强的中继功能，提高 LoRaWAN 信号在嘈杂或复杂环境中的覆盖范围，以便在任何地方部署传感器。
快速、低功耗的网络发现，为移动网关等新部署选择带来新的部署选项，并为关键市场（如公用事业）提供显著价值。
②超级可扩展性
通过简化配置文件管理和设备迁移来简化部署。
通过 LoRaWAN 携带符合 GS1 标准的标识符（如RFID、条形码和电子产品代码 EPC）来有效识别产品和资产。
通过自动从在线存储库下载设备配置文件来简化设备与 LoRaWAN 网络的集成。
③核心网络管理
通过标准化应用服务器和网关接口来增强设备的互操作性。
④认证
通过空中固件更新增强客户信任，将继电器整合到 LoRaWAN 认证测试中，以验证这些功能的运行。
通过将高级互操作性测试添加到 LoRaWAN 认证测试套件中，为终端用户提供对不同供应商设备的互操作性信任。
⑤物理/链路层开发
将密码敏捷性集成到 LoRaWAN 中，从而允许使用当前和未来的各种加密套件作为 LoRaWAN 链路层的扩展，而不需要该层发生演变。
其中尤为值得关注的是通过 LoRaWAN 增强 NTN 的连接性。
说起基于 LoRa 技术的星地通信，其实可以追溯到 2018 年甚至更早。2018 年 2 月举办的 TTN (TheThings Network) 大会，就已经证明了 LoRa 可在卫星物联网下应用的可能性。在当时现场演示中，接收机捕捉到了从低轨卫星传来的 LoRa 信号。
2021 下半年，英国太空初创公司 SpaceLacuna 首次使用荷兰 Dwingeloo 的射电望远镜从月球上反射回 LoRa 信息，其中一条消息甚至包含完整的 LoRaWAN 帧。
接收到的消息频谱图，包含调制的呼号“PI9CAM”
接收信号的延迟多普勒图
2022 年 2 月，LoRa 联盟宣布 LoRaWAN 协议支持 LR-FHSS (长距离-跳频扩频，Long Range-Frequency Hopping Spread Spectrum) 功能，同期，Semtech 也宣布 LoRa 芯片支持 LR-FHSS，通过 LoRa 芯片与网关的软件升级，可以显著提升网络容量和抗干扰能力，实现从传感器到卫星的低功耗、可靠的直接通信。
LoRa 与卫星物联网的结合项目也有落地。美国卫星电视运营商 EchoStar 于 23 年 9 月份表示，公司旗下 EchoStar Mobile Limited 与 The Things Industries 合作，为欧洲各地的企业部署混合卫星并提供 LoRa 物联网解决方案。两家公司已将 EchoStar 的卫星物联网功能整合到 The Things Stack 中，这是一款基于云的 LoRaWAN 网络服务器，使客户设备能通过卫星或地面网络进行实时双向通信。
今年 3 月， Semtech 宣布将 NTN 支持集成到其 HL 系列 LPWA 模块中，特别是 HL7810 和 HL7812，使设备能够通过卫星网络保持可靠的全球连接，即使在最偏远的地区也支持连续连接。Semtech 与卫星物联网先驱公司 Skylo 合作，其即将推出的软件更新将提供对 Skylo 广泛网络的访问，该更新计划于第二季度进行商业发布，并等待在 Skylo 网络上进行测试和认证。
LoRaWAN 开放标准的最新发展推动了 LPWAN 在全球范围内跨地面和卫星非地面网络的部署，包括混合网络方法。随着卫星物联网市场的持续火热，LoRa 联盟将根据市场需求和新用例继续改进和扩展 LR-FHSS，以实现大规模的全球 LoRaWAN 连接，助推天基物联网愿景的实现。
此外，LoRaWAN 在超级可扩展性方面的演进也值得关注。通过 LoRaWAN 携带符合 GS1 标准的标识符（如RFID、条形码和电子产品代码 EPC）来有效识别产品和资产。LoRa 联盟还计划自动化设备入网流程，通过使用标准 API 从在线存储库请求设备配置文件；这将建立在以前围绕 QR 码进行的工作基础上。
在相关新闻稿中，LoRa 联盟着重提及了典型案例 ZENNER 网络。该网络展示了 LoRaWAN 目前的高容量特性，它在 15 个国家的超过 100,000 个网关上运行着近 750 万个传感器，为能源供应商、房地产行业、城市和自治市、市政公用事业以及工业运营提供服务。
LoRaWAN 发展态势
近年来，无论是技术、标准，还是生态、应用，LoRa 和 LoRaWAN 都取得了一些显著的成果。
连接数
根据知名市场研究机构 IoT Analytics 发布的最新版全球低功耗广域物联网（LPWAN）跟踪和预测报告：全球 LPWAN 连接数持续增长，截至 2023 年底，全球 LPWAN 连接数接近 13 亿，预计未来几年将以 26% 的年复合增速增长，到 2027 年连接数将达到 30 亿。在不包括中国的全球市场中，2023 年 LoRa 的连接数占 LPWAN 连接总数的比例是 41%，LTE-M 连接数占比为 31%，而 NB-IoT 仅为 20%。
换言之，排除中国市场，LoRa 仍然占据 LPWAN 连接的首位。纵使有 NB-IoT、LTE-M 这样的强劲对手，但借助过去几年打下的基础以及 LoRa 生态灵活的商业合作模式，让 LoRa 在未来几年的物联网市场上依然保持稳定的市场份额和影响力。
IoT Analytics 预计，到 2027 年，除中国市场外，全球 LPWAN 市场上 LoRa 连接数仍然有 36% 的份额，依然占据 LPWAN 技术的首位。
应用落地
今年 1 月，LoRa 联盟发布了其 2023 年年终报告。报告指出 LoRaWAN 在多个垂直市场的全球部署增长强劲，包括智能建筑、公用事业、城市、农业和工业。亚太地区一些 LoRaWAN 项目和大型部署包括：
Tata Communications 已经完成了两项重大部署的规模，其中一项能够实现覆盖 25 多万个终端节点的互联工人解决方案，用于在金属和采矿、石油和天然气、汽车、制药等领域的大型制造公司里监测健康、安全和生产力情况；另一项利用 LoRaWAN 在印度和中东提供 30 多万个智能自动照明解决方案，从而管理大范围区域的路灯基础设施。
Semtech 成为韩国某大型水计量部署项目的合作伙伴，该项目部署了 25 万个传感器。Leotek 通过使用 SJI LoRaWAN 模块为韩国主要地方政府提供先进的水计量基础设施服务。
Milesight（星纵物联）在中国各地完成了多个部署项目，约累计部署了 50000 台 LoRaWAN 设备。这些项目包括：提高园区管理效率并降低能耗的照明控制系统升级；凭借使用 LoRaWAN 的智能建筑来实现数字化转型，包括照明和设备控制，能源、环境和空间管理，从而提高工作效率和生产力；以及采用 LoRaWAN 智能垃圾桶传感器和漏水检测器的可持续高效建筑管理，这可以提高运营效率，确保顾客满意度，并整合旧楼系统。
爱物联科技有限公司安装了一个由 400 多台 TEKTELIC LoRaWAN 网关组成的网络，对接 25000 多个智能测量和应急响应服务传感器进行工作，这是 LoRaWAN 在新加坡的里程碑。
SenRa 与印度一家大型建筑管理系统公司合作，优化与扩展其覆盖 65 英亩场地的 LoRaWAN 部署，同时在项目初始阶段利用 250 多个传感器来支持水计量与管理、漏水检测和远程监控。
……
值得一提的是，LoRa 联盟还曾展示过 LoRaWAN 如何引领全球工业向工业 5.0 市场演进，并表示推动工业 5.0 刻不容缓。
在一篇名为《利用工业 5.0 及物联网技术，实现生产工厂及仓库自动化》论文中，作者比较了不同通信协议及物联网平台，他们认为，在落地方面，最高效的物联网处理器核心为 ARM Cortex，而最有效的通信协议及技术为 LoRaWAN 协议。
LoRa 联盟 CEO 兼主席摩尔表示，“大规模 LoRaWAN 的部署，为实现 ESG 目标及工业 5.0 落地铺平了道路。”
生态建设
由于 LoRa 生态具备灵活的商业合作模式，全球已经有 170 多个主要移动网络运营商部署了 LoRaWAN 标准，其连接范围遍及全球。同时，各类垂直行业企业、互联网企业、OEM 厂商也持续加大对 LoRa 的应用——
例如，亚马逊 AWS 发布过多个基于 LoRaWAN 的产品。AWS IoT 可支持 LoRaWAN 的消息，这意味着用户可以在 AWS 云服务器上使用 LoRaWAN 来连接、控制和管理自己的低功耗无线设备。同时，AWS 自研的通讯技术 Sidewalk 也是将 LoRa 调制技术融入其中。
全球最大模组厂商移远通信近期也发布了 LoRa 模组产品。在 CES 2024 期间，移远通信正式推出高性能 LoRa 模组 KG200Z。该模组具有超低功耗、远距离传输、高性价比、高可靠性等综合优势，能够满足物联网设备对双向通信、端到端安全、移动性和本地化服务的关键需求。
写在最后
LoRa 联盟董事会成员、Netmore Group AB 首席执行官 Ove Anebygd 表示：“ LoRa 联盟最新提出的开发路线图中所体现的持续创新，包括那些需要通过中继器、移动网关和非地面网络提供改进或扩展连接的用例，将继续巩固该技术的领先地位。对于 Netmore 和我们的全球客户来说，这些优势将为转化为服务优化、成本节约、法规遵从性和资源节约。这在公用事业和能源领域最为明显，基础设施计量和监控解决方案正在迅速扩展。”
LoRaWAN 标准实质上已经成为运营商级别物联网 LPWAN 安全连接的全球标准，随着路线图的发布，整个生态也将朝着更加清晰的目标前进。
参考资料
《LoRa Alliance® presenta el roadmap de desarrollo de LoRaWAN®: el éxito de este estándar marca su rumbo y evolución futuros》，lora-alliance
《LoRa® 集成LR-FHSS功能，支持卫星通讯与密集部署》，CWW
《Semtech Elevates Global IoT Connectivity with HL78 Modules Enhanced by NTN Capabilities》，Semtech
《2027 LoRaWAN roadmap published – for satellite IoT, hybrid IoT, easy IoT》，RCRWirelessNews
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