第四代LoRa技术来了！满足端侧AI的高速率低功耗连接需求

全球 AIoT 市场预计从 2024 年的 110 亿美元增长至 2030 年的 480 亿美元，年均复合增长率（CAGR）超过 20%。中国市场同步增长，从 72 亿美元增至 220 亿美元。在中国，已有超过 100 个智慧城市部署智能监控系统，逾 2 亿亩土地通过图像分析进行害虫监测。

人工智能（AI）和机器学习正在深刻改变我们对设备和环境的监控方式。针对物联网（IoT）领域中日益增长的 AI 和机器学习需求，Semtech提供了更高数据速率解决方案——基于第四代LoRa技术的LoRaPlus相关产品。作为 LoRa 技术的延伸，LoRaPlus 不仅继承了传统 LoRa 的长距离和低功耗优势，还显著提升了数据传输能力，适用于边缘 AI 应用。

近日在IOTE上，我们参与了Semtech举办的LoRa创新论坛，并参与了会后的采访环节。Semtech亚太区销售副总裁黄旭东（Mike Wong），Semtech LoRa生态系统高级总监、LoRa联盟董事会主席Olivier Beaujard，Semtech产品营销高级总监Shahar Feldman进行了精彩的分享。

端侧AI，对LPWAN技术提出新要求

技术创新已将这些能力扩展到电池供电的端侧设备上，原始设备制造商（OEMs）和解决方案提供商正寻求提升服务质量、优化效率，并实现以往难以触及的功能。然而，这些应用要求丰富的数据输入，不再限于简单传感器数据如温度或运动检测，而是涉及音频振动监测、图像视觉检查、声音分类（如玻璃破碎或枪声检测）、视频分析、车牌识别和人脸检测等复杂任务。这些场景需要数据速率从 10 KB/s 提升到 100 KB/s。

根据 ABI Research 数据，嵌入式机器学习设备的出货量在各行业呈指数级增长。其中，制造业引领潮流，中国制造业占据全球采用率的 40%。以深圳工厂为例，传统每月人工巡检正被连续振动模式监测取代：传感器检测异常事件时，会发送报警信号及音频片段至云端分析，并支持 AI 模型的定期再训练。这种转变要求更高数据速率，但也带来显著收益——维护成本降低 40%，设备宕机时间减少 50%。

传统连接技术存在明显差距：LoRa 提供优秀距离和低功耗，但数据速率不足；蜂窝网络速率和范围充足，但功耗高且流量成本昂贵；Wi-Fi 和蓝牙速率高，但距离有限。而Semtech最新的LoRaPlus系列 填补这一空白，支持高达 2.6 Mbps 的数据速率，同时保留 LoRa 的核心优势，专为 AIoT 优化。

Semtech 的 LoRa 产品线以低功耗、长距离和优化总体拥有成本（TCO）为基础，全球部署量已超过 4 亿片。LoRaPlus 系列作为第四代产品，专为高数据速率的 AIoT 应用设计，涵盖网关芯片（LoRa Core）、传感器芯片（LoRa Connect）、跟踪器芯片（LoRa Edge）以及最新的多物理层收发器芯片（LoRa Plus）。网关芯片组提供参考设计以支持高效网络部署；LoRa Connect 系列支持Sub-G 和 2.4 GHz 频段，包含双频段芯片；LoRa Edge 集成了位置感知和边缘计算功能，适用于资产追踪。

在采访环节，Shahar提到，采用第四代LoRa技术的LoRa Plus产品，能够帮助客户解决当下多协议技术兼容性引发的碎片化问题。“当前一个技术不可能解决我们线下的所有的问题，不同的应用可能有不同的技术要求，所以他们也需要不同的其他的技术协议，我们需要一个解决方案来去能够跟其他的低功耗无线的连接技术相融，这个时候就出现了我们的LoRa Plus。”

LoRa Plus仍然保持LoRa的低功耗长距离传输的连接能力，同时又提升了性能，以便和其他的技术方案进行兼容。Shahar表示，LoRa Plus既可以和以前没有LoRa的传统系统兼容，也可以和已经有传统LoRa技术的其他系统进行融合，来增强网络的覆盖。现在LoRa Plus的更高数据传输速率，甚至比长距离蓝牙通讯的数据传输率更高，所以它更恰恰解决了技术兼容性的问题。

LR2021: IoT应用的“瑞士军刀”

LoRaPlus 的首款产品 LR2021 是一款多频段、多协议收发器，支持Sub-G（长距离传输）、2.4 GHz（高数据速率）和卫星连接，扩展了应用场景。其单一 SKU（库存单位）设计支持多区域使用，简化了物流并提升规模经济效益。与第二代需要多个 SKU、第三代需要双功放和外部开关不同，第四代 LR2021 实现了完全集成的单一解决方案，显著降低了设计复杂性。

LR2021 支持多种物理层调制方式，包括 LoRa、FLRC、MSK、FSK 和 OQPSK（兼容 IEEE 802.15.4），并通过灵活的 MCU 平台与第三方协议栈匹配，支持 Zigbee、Thread 和 Wi-SUN 等协议。这种多协议兼容性确保了设备开发者能够无缝集成现有系统。产品系列的技术演进显著：第一代到第二代降低 50% 的发送端电流功耗；第二代到第三代提升 40 dB 的链路预算；第三代到第四代在高性能模式下进一步提升 5 dB 链路预算，高效率模式提升 6 dB。这使得通信距离增加 2 倍，或空中传输时间减少至原来的 25%。

其他关键创新包括传输功率优化（支持 14 dBm 至 22 dBm 输出功率范围）、FLRC 模式支持 2.6 Mbps 数据速率（专为 AI 应用优化）、增强的鲁棒性（通过改进抗干扰能力和灵敏度提高网络可靠性），以及快速信道活跃度检测（CAD）将检测时间减半，支持优化的中继和 Mesh 网络。此外，新增的 4 个扩频因子提升了组网容量和功耗效率。LR2021 还支持往返飞行时间（ToF）测距，适用于Sub-G 和 2.4 GHz 频段，精度可达厘米级，适合割草机器人或清洁机器人等应用。

重要的是，LoRaPlus 完全兼容已部署的 4 亿多片 LoRa 设备，保护了现有投资。设计上通过无射频开关方案缩小参考设计尺寸，节省 15-20 美分的物料成本；无需温度补偿晶振（TCXO），额外节省约 25 美分；轻量化物料清单进一步降低了总体成本。

Shahar将LoRaPlus LR2021 形容为为“IoT 的瑞士军刀”，因其在距离与功耗比上的优异表现，适用于从智能家居到城市级网络的广泛场景。与蓝牙相比，LR2021 在相同数据速率下具有更高的灵敏度和增益，支持 2-3 倍的通信距离，特别适合工业摄像头、图像检测、音频片段传输等 AI 应用。其多协议冗余特性允许设备在 Wi-Fi、LoRa 或其他协议（如 Amazon Sidewalk、Wireless M-Bus）间切换，提供更高的网络灵活性。传统传感器兼容性支持 Z-Wave 和 Zigbee 等协议，优化了距离和功耗表现。

在增强覆盖方面，LoRaPlus 的长距离传感器可桥接全国级解决方案，例如在智慧城市中实现大规模监控。此外，LR2021 支持点对点应用，包括无人机视频传输、对讲机、群组通信，以及差分 GPS 信号传输，精度达厘米级。这些特性使其在智能制造、农业监测和智慧城市项目中具有广泛应用前景。

繁荣生态支持，助力中国LoRa企业出海

过去十年，LoRa生态系统持续壮大，目前全球已有超过400家LoRa联盟成员。这些成员涵盖了从芯片设计到解决方案开发的各个环节，为客户提供了多样化的选择。客户可以根据需求在价值链的不同层级选择合适的合作伙伴，构建定制化的解决方案。

而LoRaWAN网络也已经覆盖多个国家和地区，全球超过180个。

在中国，2019年颁布的52号公告算是为LoRa提供了合法频谱（470-510MHz）和使用规范，明确其在小范围私有网络（如智能家居、智慧社区）的合法地位，消除了政策不确定性，增强了行业信心。但限制广域网应用，引导LoRa聚焦私有网络，与NB-IoT互补，推动技术合规与本地化发展。

Olivier在主题演讲中提到，虽然LoRaWAN的年复合增长率超过20%，但是中国的庞大市场体量增速与其并不相符。而在LoRa联盟的全球400多家的成员单位中，中国仅20多家，并且这20多家的业务也多聚焦在海外业务上。这与本地的政策相关。而Semtech也基于这一现实，积极帮助中国的LoRa设备厂商出海。

Mike 指出，LoRa Plus这一第四代产品系列是基于全球客户需求开发的。在中国，由于政策限制，LoRaWAN 网络覆盖较少，但私有网络应用需求旺盛，例如智慧大楼、智慧农业和点对点场景（如门铃和对讲机）。LoRaPlus的高数据速率支持了音频和视频传输，扩展了私有网络的应用场景，符合中国市场的合规性要求。

在全球市场，LoRaPlus系列的多协议支持是关键优势。单一芯片可灵活适配不同协议（如 WiFi、蓝牙等），通过烧录协议栈到 MCU 实现定制化，简化了硬件设计。海外市场对 LoRaWAN 网络的需求更强，LoRaPlus 支持本地小型网络与 LoRaWAN 大网的连接，适用于远距离和本地混合场景。Mike 特别提到，LoRa 联盟正推动中国厂商参与，通过加入联盟获得技术交流和市场趋势洞察，助力出海。

关于 LoRa 生态如何支持中国企业出海，Mike 从制造和技术两个角度进行了分析。在制造出海方面，关税是主要挑战，例如美国市场的关税问题促使企业选择在其他地区生产。LoRa 技术的低成本和灵活性有助于企业在全球市场中保持竞争力。在技术出海方面，中国（尤其是深圳）在硬件设计和快速响应客户需求方面具有全球领先优势。许多全球客户选择与中国企业合作，因其技术创新能力和高效配合。

据悉，在过去一年，LoRa联盟迎来了新的领导团队，并任命了甘泉作为LoRa联盟中国大使，负责推动本地化合作与发展。LoRa 联盟中的中国成员可以利用 LoRa 联盟的平台，参与技术标准制定和市场交流，了解全球趋势并快速推出产品。未来，LoRa联盟也将继续倾听中国市场的需求，优化LoRaWAN技术的演进方向，确保其满足本地化应用场景。