LoRa/LoRaWAN硬體發展觀察

作者:陸向陽

隨著物聯網觀念的開展,近年來低功耗廣域網路(Low-Power Wide-Area Network, LPWAN)成為顯學,許多技術如雨後春筍般提出,如LoRaWAN、Sigfox、NB-IoT、Weightless-x(x=P、N、W)、RPMA等,不勝枚舉。

在眾多新技術中,LoRaWAN已明顯居主要位置,其生態系統逐漸穩固。LoRa/LoRaWAN的獨家晶片供應商Semtech在其官網上宣佈(以2019年3月為準)全球已有100個以上的國區、100家以上的營運商使用LoRa技術。

LoRaWAN全球網路覆蓋率(資料來源:LoRa Alliance)

除了商業營運服務開通外,自造者、創客(Maker)可能也會關心LoRa/LoRaWAN硬體的發展如何?在此筆者就以Semtech官網上的揭露資訊為依據進行觀察,並分享觀察心得。

產品類型觀察

以2019年3月為準,目前Semtech官網上顯示已有383項支援LoRa/LoRaWAN技術的硬體產品,其中最多的是感測器節點(Wireless Sensor Node, WSN,但官網稱為End Node),共有234項;次多則為閘道器,共49項;緊接在後為模組,達43項;學習評估之用的起步者套件(Starter Kit)則有17項,但也有40項未註明類型。

40項未註明類型的LoRa硬體產品中,有些是評估套件(Evaluation Kit ),有些是參考設計(Reference Design),有些則是感測器、閘道器。嚴格而論40項中也有部份是可明確歸屬到前述類項中,但或許Semtech官方採較寬鬆的登記政策,完全由申報業者自行決議是否要明確歸類?因此以下討論也暫略未歸類項。

(作圖:陸向陽)

1. 感測器觀察

在4類型產品中,感測器是最多廠商投入發展的,計有73家,閘道器28家,模組24家,起步者套件9家,未歸類者22家。很明顯投入業者數多寡,與支援產品項數呈正向關係。

整體而言共有106家業者推出LoRa/LoRaWAN硬體產品,有的業者完全只推展感測器,如瑞士Decentlab GmbH(22個感測器)、台灣鉅康科技Netvox(19個感測器)等。也有力求各類型產品齊備的,如台灣環天世通科技(GlobalSat)。

以感測器的總數除以感測器業者數,平均每個業者推出3.2個感測器,不過看平均可能不太準,中位數為2、眾數1,顯示感測器的Major Player是高度集中的。

LoRa解決方案以感測器類需求最大,投入廠商也最多(圖片來源:Microchip)

2. 閘道器觀察

除感測器外,收集感測數據的閘道器也是觀察重點,閘道器的主要業者有法國Kerlink,台灣正文科技(Gemtek)、加拿大TEKTEKIC communications、美國Multitech、等、香港鵬翔技術Dragino Tech ,台灣方面還有研華(Advantech)、研揚(AAeon)、新禾航電(Sanav)、立亞特(Liyatech)等。另外知名的思科(Cisco)或挪威HAS(Nordic Automation Systems)也有推出。

值得注意的是,閘道器是有規格高低之別的,先不細究閘道器內的記憶體容量、處理器時脈等,單就產品名稱便可判定高低,最高為Mega,次之為Macro,而後依序往下為Micro、Pico、Femto,與基地台的等級區隔詞語很近似。

另一個常見的分類為室內型、室外型(有些業者還提出半室外型),室外型的閘道器有較堅耐的外殼設計,並通過IP67之類的防水防塵認證。至於閘道器所用的主控處理器,有時是直接取用閘道器內其他通訊控制晶片,例如Qualcomm/Atheros的Wi-Fi晶片AR9331(MIPS 24Kc核心),或Intel的乙太網路控制晶片I210。閘道器用的嵌入式作業系統也值得觀察,一般多使用嵌入式Linux,如OpenWRT或Yocto Linux。

3. 模組觀察

閘道器之後是模組,模組的定義較為廣泛,有的是PCIe介面的子卡,有的是SiP的多裸晶共同封裝,有些是支援呼應自家閘道器的抽換、替換性功能模組,均稱為模組。

模組屬於半成品,運用模組可以減少自有研發心力及簡化測試驗證程序,加速實現想要的感測器或閘道器。模組領域以台廠較為領先,環天、正文各有4個模組在列,其他也包含香港鵬翔技術(4個)、德國IMST(4個)其他業者均低於3個。

4. 起步者套件觀察

起步者套件有17項,台廠僅有1家在列,即環天,其餘業者為德國IMST、南韓RedWoodComm、美國OccamSmart、香港Dragino、美國MachineQ、瑞士Miromico、法國Nemeus、美國Multitech等。

其他觀察

最後要提醒的是,Semtech官網揭露的硬體並非全部是通過認證的,383項中有146項通過認證,但有150項沒有,有47項正在認證程序中,而前述的40項不明類型的則沒有顯示認證與否或是否在認證程序中。

(作圖:陸向陽)

同樣的,也不是所有383項產品均是量產型產品,同樣撇除40項不明狀態項,有308項是正式商業量產的,但也有23項是處於預產階段,11項僅是雛型品(Prototype),還有1項是已經停產的,即Max4 Tech公司的Energy Monitor感測節點。

(作圖:陸向陽)

(責任編輯:蔡松寰)

陸向陽

陸向陽

從電子科系畢業後,即以媒體人的角色繼續這段與「電子科技」的不解之緣。歷任電子技術專書作者、電子媒體記者、分析師等角色,並持續寫作不殆。近來投入Arduino、Raspberry Pi等開放硬體的研究與教程介紹。
陸向陽

Author: 陸向陽

從電子科系畢業後,即以媒體人的角色繼續這段與「電子科技」的不解之緣。歷任電子技術專書作者、電子媒體記者、分析師等角色,並持續寫作不殆。近來投入Arduino、Raspberry Pi等開放硬體的研究與教程介紹。

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