隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，無線通信技術(shù)不斷得到升級換代。在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的多種連接技術(shù)里，不僅需要速率和穩(wěn)定性更高的5G技術(shù)，同時也需要低功耗、遠(yuǎn)距離、大連接的LPWAN技術(shù)。其中，LoRa作為一種新型的可遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)，并且具有超低能耗的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正在悄然發(fā)展。
說到LoRa，這里不得不提的就是Semtech（升特半導(dǎo)體）的LoRa Edge? 平臺了。2020年，Semtech推出了LoRa Edge地理定位平臺以及LR1110芯片組，目前已經(jīng)具備多頻段能力；而近日，Semtech又發(fā)布了全新的LoRa Edge? LR1120芯片組，旨在幫助供應(yīng)鏈管理和物流行業(yè)在全球范圍內(nèi)部署互聯(lián)互通、低功耗的地理定位設(shè)備。
據(jù)Semtech中國區(qū)銷售副總裁黃旭東介紹，作為LoRa面向物流和資產(chǎn)管理領(lǐng)域的一款最新產(chǎn)品，LR1120芯片組的最大特點就是可以支持物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實現(xiàn)直接衛(wèi)星通信。“上一代產(chǎn)品LR1110主要支持的是區(qū)域性網(wǎng)絡(luò)覆蓋，而LR1120新增了兩個很重要的頻段，包括2.4GHz LoRa和用于衛(wèi)星通信的授權(quán)S頻段。”
為了讓大家全面地了解這款芯片，Semtech中國區(qū)LoRa市場戰(zhàn)略總監(jiān)甘泉對其進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。
甘泉表示，LoRa Edge LR1120擁有諸多特色。“首先，這款芯片與LR1110一樣，都屬于LoRa Edge? 地理定位平臺的一部分，可以支持地面和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。其次，LR1120具有LoRa技術(shù)超低功耗的特點，擁有長達(dá)數(shù)年的電池壽命。與傳統(tǒng)的定位技術(shù)不同，LR1120的定位是在云端進(jìn)行解析的，并且具有覆蓋距離更遠(yuǎn)、帶寬更大、非常適用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等核心優(yōu)勢。”
為了更進(jìn)一步突顯LR1120的特性，甘泉將其與上一代產(chǎn)品LR1110進(jìn)行了對比。
相比LR1110，LR1120具有LoRa多頻段功能（Sub-GHz、2.4GHz和用于衛(wèi)星通信的授權(quán)S頻段），并且融合了多種地理定位技術(shù)，比如GNSS掃描和Wi-Fi掃描這兩種特有的低功耗定位技術(shù)。
如下圖所示，LR1110芯片的組成部分包括保證芯片安全的加密引擎；Sub-GHz頻段的LoRa收發(fā)器（如常用的SX1276和SX1262芯片）；Wi-Fi無源掃描接口；全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）掃描接口等。
其中，衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)會通過各種協(xié)議發(fā)送到LoRa Cloud，在云端被解析成為定位數(shù)據(jù)。
“如果用芯片做成一個模組或產(chǎn)品，用于接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，那么收到衛(wèi)星或者Wi-Fi數(shù)據(jù)后，原先的LR1110傳輸?shù)胶笈_只能通過LoRa Sub-GHz一種方式。”甘泉指出，而LR1120提供了更多的傳輸手段，它既可以使用2.4GHz的無線通道把數(shù)據(jù)傳出去，也可以通過S頻段傳出去。
此外，還能通過LR1120接收來自于LoRa Sub-GHz、衛(wèi)星和2.4GHz的數(shù)據(jù)。這相當(dāng)于從原先的單個收發(fā)機(jī)升級成了三組收發(fā)機(jī)，由此系統(tǒng)也擁有了更高的擴(kuò)展性。
“通過下面的架構(gòu)框圖可以看出，LR1110和LR1120在尺寸和引腳上都是完全一致的，也可以完全兼容。”甘泉補(bǔ)充道，如果開發(fā)完LR1110方案后再把LR1120貼上去，基本上也是可以使用的。但若是將LR1110用到開發(fā)完成LR1120的設(shè)計上，則無法實現(xiàn)2.4GHz和衛(wèi)星通信功能。
在談及研發(fā)2.4GHz LoRa的原因時，甘泉表示，Sub-GHz和2.4GHz是不同的，Sub-GHz的頻段在全球各個區(qū)域的頻率和頻點規(guī)范不同，而2.4GHz的LoRa在全球的頻段是完全一樣的。所以，如果有一個可在全球使用的2.4GHz LoRa，那么它在全球各個領(lǐng)域的應(yīng)用也都是一樣的，比如使用2.4GHz頻段的追蹤器可在全球范圍內(nèi)使用。
同時，衛(wèi)星頻段也可以全球通用，只要設(shè)備是在全球任何一個被衛(wèi)星覆蓋的地方，就可以與衛(wèi)星進(jìn)行通信。因此，LR1120芯片就具有完全的互操作性。
那么，這些無線通信技術(shù)又是如何有機(jī)組合的？
據(jù)了解，Sub-GHz只能在一個國家或特定區(qū)域內(nèi)工作，一旦到其他區(qū)域，就需要對頻率進(jìn)行調(diào)整，即其無法在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)全覆蓋部署。同時，在沙漠、海洋和高空等沒有網(wǎng)關(guān)和基站的區(qū)域中，如果想實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)無縫覆蓋，就只能使用衛(wèi)星通信技術(shù)。
現(xiàn)在的衛(wèi)星技術(shù)頻段包括衛(wèi)星通信S頻段和Sub-GHz ISM頻段，而1.9-2.2GHz是專用的衛(wèi)星頻段。在該芯片發(fā)布之前，LoRa在近地衛(wèi)星的應(yīng)用只能采用Sub-GHz的ISM頻段。LoRa的衛(wèi)星通信具備“全球無死角”的能力，其缺點是現(xiàn)在的衛(wèi)星覆蓋不夠多，且實時性較差。
如果LoRa Sub-GHz在某個特定區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了高覆蓋率，那么這時就可以使用Sub-GHz進(jìn)行通信。但是，如果需要對在不同國家航行的海運設(shè)備進(jìn)行實時追蹤，則適合使用在全球頻段完全一樣的2.4GHz的頻率進(jìn)行追蹤和通信。
因此，將這三種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)組合后，可以有效覆蓋制造、分銷、航運/海運、海關(guān)、入庫、陸地運輸和抵達(dá)客戶等各個環(huán)節(jié)，并且實現(xiàn)高效率、低功耗和低成本。另外，由于整套的網(wǎng)絡(luò)都通過同一個芯片支持，因此實現(xiàn)所有的功能并不會增加使用成本。
我們應(yīng)該知道，LoRa通信最常用到的是近地衛(wèi)星，它的距離大概是200-1500千米，LoRa可以在這一范圍內(nèi)進(jìn)行長距離傳輸。在實際的場景中，LoRa終端上傳到衛(wèi)星的過程并不需要特別大的天線和功率。只要將傳統(tǒng)的LoRa傳感器放置在露天場景中，就可以跟近地衛(wèi)星進(jìn)行通訊。如果使用S頻段，則可以有更好的頻段資源，受到的干擾更小，傳輸?shù)男Ч矔谩?/p>
“在LoRa芯片支持S頻段之前，LoRa在國內(nèi)外已經(jīng)被部署在了很多近地衛(wèi)星通信的場景中，但現(xiàn)階段這種方式存在一定的局限性。”甘泉指出，首先LoRa只有等到近地衛(wèi)星在其上方通過時才能上傳數(shù)據(jù)，如果近地衛(wèi)星的數(shù)量不夠多，LoRa設(shè)備則無法持續(xù)上傳；其次，如果使用的是ISM頻段，衛(wèi)星會受到很多干擾，S頻段的使用則可以有效解決上述ISM頻段干擾的問題，更多高質(zhì)量的解決方案也應(yīng)運而生。
隨著5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，地面物聯(lián)網(wǎng)迎來了廣闊的應(yīng)用前景，而近地衛(wèi)星也由此成為了各國巨頭爭相搶占的市場。目前，美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）在近地衛(wèi)星軌道上運行著很多顆衛(wèi)星，而國內(nèi)也有很多機(jī)構(gòu)發(fā)射了大量的低軌近地衛(wèi)星，這促使近地衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)形成了良好部署。
“它可以對地球進(jìn)行全覆蓋，從而應(yīng)用到更多場景中。在沒有網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的海事或自然保護(hù)區(qū)的偏遠(yuǎn)地區(qū)中，對LoRa近地衛(wèi)星通信的應(yīng)用需求是非常大的。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和近地衛(wèi)星行業(yè)的發(fā)展，相信今后會有大量的應(yīng)用都會采用衛(wèi)星通信以及LoRa芯片。”甘泉表示。
總的來說，LR1120是一種可以根據(jù)應(yīng)用場景靈活使用的解決方案。要知道，工作頻率越高，波長就會越短，其繞射能力或者遠(yuǎn)距離傳輸能力也就越弱。當(dāng)我們想要傳得更遠(yuǎn)、覆蓋更大的時候，一般都是選用Sub-GHz的LoRa。而2.4GHz LoRa的主頻率要比Sub-GHz更高，有效帶寬也比較高，因此它的傳輸能力也就更強(qiáng)。
“在實際應(yīng)用場景中，如果我們要實現(xiàn)實時響應(yīng)、快速傳感以及快速控制，建議使用2.4GHz的LoRa。而如果我們要做一個遠(yuǎn)距離且少量數(shù)據(jù)的傳感，就建議用Sub-GHz的LoRa來做傳輸。”甘泉如是說，LoRa Edge LR1120擁有非常多的應(yīng)用場景，相信它能給我們的客戶和市場帶來新的發(fā)展機(jī)會。
