Loran 和 LoRaWAN 的警世故事

搞不清無線電架構的 LoRaWAN 和無線電架構的 Loran，後果自負。這兩種技術可說是連線和通訊技術最後如何成功的迷人故事，反之其他技術則已成為浪漫的過往雲煙。雖然 Loran 已經輸給衛星架構的解決方案，但 LoRaWAN 在特定應用中的採用卻輕鬆超越了 NB-IoT、Sigfox 和 LTE-M。只是，對式微的系統提供支援，當作使用案例的替代方案和強大的備援，還是有其價值的。

近 20 年前，美國國土安全部就停用名為 Loran 的遠距導航，之後美國在航海與航空導航上就以衛星架構的全球定位系統 (GPS) 以及雷達為主力。二戰時期的 Loran 系統以地面訊號塔構成的全球網路，將無線電訊號同步傳輸到接收站；接著接收站會比較最近的訊號塔之間的訊號抵達時間，藉此推敲出地理位置，且準確性驚人。

許多安全專家和通訊愛好者對 Loran 的淘汰感到遺憾，因為這能為導航提供簡易且強大的陸地式備援方案，且沒有衛星系統的漏洞。 數位式 eLoran 替代方案未能獲得更多關注。

諷刺的是，名為 LoRaWAN (代表遠距廣域網路) 的技術現正在其應用領域超越其他競爭技術。

圖 1：Loran 尚在運作時，最後一代的 Loran-C 就採用 90 至 110 kHz 的頻率範圍來支援數據擷取。LoRaWAN 則使用 863 至 928 MHz 頻率範圍來傳輸數據。(圖片來源： Lisa Eitel)

LoRaWAN 是高效率的通訊技術，可說是一種低數據的遠距 Wi-Fi，可用於農業、公用事業和工業追蹤應用中的物聯網裝置。簡而言之，此技術在 863 至 928 MHz 的窄頻譜 (確切頻率視區域而定) 上採用實體層協定的無線訊號，可在都會環境中傳輸數據達幾公里的範圍，在鄉村環境中傳輸範圍則可超過 10 公里。圍繞中心頻率的調變會以一種相對不受干擾的方式傳輸數據，甚至可橫跨數公里並穿越多種結構。

工業和政府機關的採用一直很穩定，特別是在過去十年中。 LoRa 架構的 LoRaWAN 解決方案可能比基於蜂巢網路的解決方案更具成本效益，部分原因是 LoRaWAN 不靠太空中的衛星來運作。此外，其網路元件價格親民，在裝置上添加 LoRaWAN 功能也不貴。LoRa 技術採用的無線電頻率不需要執照，這表示元件供應商在方案部署上，不像其他方案需受到法規限制。

圖 2：SX1250 sub-GHz RF 晶片搭配 Semtech 的 SX1302 基頻引擎，就可讓工程師針對點對點或本地網狀 LoRa 網路或更強大、範圍更廣大的 LoRaWAN 網路設計閘道器。涵蓋 1 GHz 以下的任何頻段，可支援物聯網應用採用的各種免執照頻段。(圖片： Semtech Corp.)

LoRaWAN 以低階的地面式系統姿態逆轉勝，並在無線 IoT 通訊領域逐漸稱霸，在某些應用中，更擠下了蜂巢式窄頻物聯網 (NB-IoT) 和 LTE-M 技術。實際上，LoRaWAN 似乎也戰勝了 Sigfox。

圖 3：此 RF 收發器採用一種 LoRa 調變技術，可保持超過 -148dBm 的靈敏度。再加上一個整合式 +20dBm 功率放大器，就可構成一個廣泛適用的高成本效益解決方案。(圖片：Semtech Corp.)

NB-IoT 和 LTE-M 皆採用需執照的頻譜和蜂巢通訊來傳輸數據，最高速率分別為 250 kbps 和 1 Mbps。不僅提供遠距傳輸，同時功耗僅略高於其他物聯網協定選項，因此可在智慧建築、公用事業介面、穿戴式電子裝置和資產追蹤器中賦予連線能力。

如同 LoRaWAN，高效率的 Sigfox 也使用免執照的頻譜，數據傳輸率介於 100 至 600 bps，可用於間歇性低數據應用，例如系統監測、遠端機器警報、系統和簡易的位置追蹤。但 Sigfox 因採用率落後而陷入財務困境。位於新加坡的 UnaBiz 已收購 SigFox，並在過去一年中宣佈了幾項新進展。

幸好，我們從未見過由蓄意破壞、太空碎片，或其他涉及太陽閃焰電磁效應的太空氣候 (如輻射和地磁風暴) 所引發的大規模通訊衛星故障情況，因此我們對這些衛星的過度依賴 (以及老舊 Loran 的淘汰) 尚未受到質疑。LoRaWAN 的標準化也尚未出現明顯的漏洞。當 Sigfox 這類優雅的系統加入戰局後，對產業來說當然更有利。