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LoRa升級(jí)！可支持衛(wèi)星通信，將解鎖哪些新應(yīng)用？

2022-04-02 17:57 物聯(lián)傳媒
關(guān)鍵詞：LORA無(wú)線(xiàn)通信

導(dǎo)讀：或許是LoRa消息傳輸?shù)淖钸h(yuǎn)距離！


2021下半年，英國(guó)太空初創(chuàng)公司SpaceLacuna首次使用荷蘭Dwingeloo的射電望遠(yuǎn)鏡從月球上反射回LoRa信息。從數(shù)據(jù)捕獲的質(zhì)量來(lái)看，這絕對(duì)是一次令人印象深刻的實(shí)驗(yàn)，因?yàn)槠渲幸粭l消息甚至包含完整的LoRaWAN?幀。


接收到的消息頻譜圖，包含調(diào)制的呼號(hào)“PI9CAM”


接收信號(hào)的延遲多普勒?qǐng)D


據(jù)悉，LacunaSpace 使用一組低地球軌道衛(wèi)星從與Semtech 的 LoRa設(shè)備和地面無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)集成的傳感器接收信息。衛(wèi)星在距地面500 公里處每100 分鐘在地球兩極上空盤(pán)旋一次。隨著地球自轉(zhuǎn)，衛(wèi)星覆蓋全球。LoRaWAN由衛(wèi)星使用，它可以節(jié)省電池電量，并且消息會(huì)在短時(shí)間內(nèi)存儲(chǔ)，直到它們通過(guò)地面站網(wǎng)絡(luò)。然后將數(shù)據(jù)中繼到地面網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用程序，或者可以在基于Web 的應(yīng)用程序上查看。


此次，LacunaSpace發(fā)出的LoRa信號(hào)持續(xù)了2.44 秒后被同一芯片接收，其傳播距離大約730360公里，截至目前，這或許是LoRa消息傳輸?shù)淖钸h(yuǎn)距離。


要說(shuō)基于LoRa技術(shù)的星地通信，其實(shí)早在2018年 2 月的TTN(TheThings Network)大會(huì)上，就已經(jīng)取得了里程碑式的進(jìn)展，證明了LoRa 可在衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)下應(yīng)用的可能性。在當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)演示中，接收機(jī)捕捉到了從低軌衛(wèi)星傳來(lái)的LoRa信號(hào)。


如今，利用現(xiàn)有的低功耗遠(yuǎn)距離物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，如LoRa或NB-IoT，為全球各地的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和在軌衛(wèi)星之間提供直接通信，可以被視為低功耗廣域網(wǎng)市場(chǎng)的一部分。在其商業(yè)價(jià)值在被大范圍認(rèn)可之前，不妨礙這些技術(shù)成為一個(gè)很有意思的應(yīng)用方向。





Semtech發(fā)力LR-FHSS

填補(bǔ)物聯(lián)網(wǎng)連接的市場(chǎng)空白


早在前幾年，Semtech就開(kāi)始發(fā)力LR-FHSS，并于2021年年底正式宣布LoRa平臺(tái)增加對(duì)LR-FHSS的支持。


所謂LR-FHSS，即長(zhǎng)距離-跳頻擴(kuò)頻，英文全稱(chēng)為L(zhǎng)ongRange – Frequency Hopping SpreadSpectrum。同LoRa一樣，也是一種物理層調(diào)制技術(shù)，其性能大部分與LoRa保持一致，如靈敏度、帶寬支持等。


LR-FHSS理論上可支持?jǐn)?shù)以百萬(wàn)計(jì)的終端節(jié)點(diǎn)，這顯著提高了網(wǎng)絡(luò)容量，解決之前制約著LoRaWAN發(fā)展的信道擁塞問(wèn)題。此外，LR-FHSS還具有高抗干擾性，可通過(guò)提高頻譜效率來(lái)緩解數(shù)據(jù)包沖突，并擁有上行鏈路跳頻調(diào)制能力。




集成LR-FHSS功能后，LoRa更適用于終端密集、數(shù)據(jù)包多的應(yīng)用場(chǎng)景。也因此，集成了LR-FHSS功能的LoRa衛(wèi)星項(xiàng)目具備多重優(yōu)勢(shì)：


一是，可接入十倍于LoRa網(wǎng)絡(luò)的終端容量;


二是，傳輸距離更遠(yuǎn)，可達(dá)600-1600km;


三是，抗干擾性更強(qiáng);


四是，實(shí)現(xiàn)了更低的成本，包括管理和部署成本(不需要額外開(kāi)發(fā)硬件，自身具備衛(wèi)星通訊能力)。


據(jù)悉，Semtech的LoRaSX1261、SX1262收發(fā)器和 LoRaEdgeTM 平臺(tái)以及V2.1網(wǎng)關(guān)參考設(shè)計(jì)均已支持LR-FHSS。因此，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，通過(guò)LoRa終端與網(wǎng)關(guān)分別進(jìn)行軟件升級(jí)與更換，即可先提升網(wǎng)絡(luò)容量和抗干擾能力，而對(duì)于已經(jīng)部署了V2.1網(wǎng)關(guān)的LoRaWAN 網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)營(yíng)商可以通過(guò)簡(jiǎn)單的網(wǎng)關(guān)固件升級(jí)來(lái)啟用新功能。





集成LR-FHSS

LoRa不斷拓展應(yīng)用版圖


此前，物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)BergInsight發(fā)布了一份衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的調(diào)研報(bào)告，數(shù)據(jù)顯示，雖然受到新冠疫情的不利影響，2020年全球衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)數(shù)仍然實(shí)現(xiàn)增長(zhǎng)，總規(guī)模達(dá)到340萬(wàn);預(yù)計(jì)未來(lái)幾年全球衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)年復(fù)合年增長(zhǎng)率將高達(dá)35.8%，在2025年將達(dá)到1570萬(wàn)。


目前，全球僅有10%的地區(qū)可以訪(fǎng)問(wèn)衛(wèi)星通信服務(wù)，這為衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了廣闊的市場(chǎng)空間，也是低功耗衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)會(huì)。


LR-FHSS也將在全球范圍內(nèi)推動(dòng)LoRa部署的發(fā)展，LoRa平臺(tái)增加對(duì)LR-FHSS的支持后，不僅有助于其為偏遠(yuǎn)地區(qū)提供具有更高性?xún)r(jià)比、無(wú)處不在的連接服務(wù)，更標(biāo)志其向在人口稠密地區(qū)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)部署邁出了重要一步，將進(jìn)一步推動(dòng)LoRa的全球部署以及進(jìn)一步拓展創(chuàng)新應(yīng)用：


01

支持衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)

LR-FHSS讓衛(wèi)星能夠連接到全球的廣大偏遠(yuǎn)地區(qū)，支持無(wú)網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的定位和數(shù)據(jù)傳輸需求。相關(guān)LoRa用例包括野生動(dòng)物的追蹤、海上船只集裝箱定位、牧場(chǎng)牲畜定位、提高農(nóng)作物產(chǎn)量的智能農(nóng)業(yè)解決方案、以及用于提高供應(yīng)鏈效率的全球分銷(xiāo)資產(chǎn)跟蹤等。



02

支持更頻繁的數(shù)據(jù)交換

在以往的LoRa應(yīng)用領(lǐng)域中，如物流及資產(chǎn)追蹤、智慧樓宇及園區(qū)、智能家居、智慧社區(qū)等，由于這些應(yīng)用場(chǎng)景下發(fā)出的信號(hào)越來(lái)越長(zhǎng)、信號(hào)交換越來(lái)越頻繁的原因，空中的LoRa調(diào)制信號(hào)量將顯著增加。由此帶來(lái)的LoRaWAN發(fā)展的信道擁塞問(wèn)題也可通過(guò)升級(jí)LoRa終端及更換網(wǎng)關(guān)來(lái)解決這一問(wèn)題。


03

增強(qiáng)室內(nèi)深度覆蓋

除了拓展網(wǎng)絡(luò)容量之外，LR-FHSS支持在同一網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中實(shí)現(xiàn)更深的室內(nèi)終端節(jié)點(diǎn)，從而提高了大型物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的可擴(kuò)展性。例如，LoRa是全球智能電表市場(chǎng)的首選技術(shù)，而增強(qiáng)的室內(nèi)覆蓋將進(jìn)深度一步鞏固其地位。




低功耗衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)入局玩家越來(lái)越多

海外LoRa衛(wèi)星項(xiàng)目不斷涌現(xiàn)


麥肯錫公司曾預(yù)測(cè)，天基物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)值在2025年可能達(dá)到5600-8500億美元的產(chǎn)值，這也許是大量企業(yè)追逐這一市場(chǎng)的主要原因。當(dāng)前，已有近幾十家廠(chǎng)商提出了衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)計(jì)劃。


從海外市場(chǎng)來(lái)看，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)一個(gè)創(chuàng)新的重要領(lǐng)域。LoRa作為低功耗衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)中的一部分，在海外市場(chǎng)上已經(jīng)有了不少應(yīng)用：


2019年，Space Lacuna聯(lián)合Miromico開(kāi)始對(duì)LoRa衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目進(jìn)行商業(yè)試驗(yàn)，并于次年成功應(yīng)用到農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)或資產(chǎn)跟蹤當(dāng)中。通過(guò)使用 LoRaWAN，電池供電的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的使用壽命可以延長(zhǎng)，節(jié)省運(yùn)維成本。



IRNAS 與Space Lacuna合作探索 LoRaWAN技術(shù)的新用途，包括跟蹤南極洲的野生動(dòng)物以及使用 LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)的浮標(biāo)，以便在海洋環(huán)境中部署密集的傳感器網(wǎng)絡(luò)，從而支持系泊應(yīng)用和漂流。


Swarm (已被Space X收購(gòu))已將Semtech的LoRa器件集成到其連接解決方案中，從而實(shí)現(xiàn)近地軌道衛(wèi)星間的雙向通信。為Swarm在物流、農(nóng)業(yè)、聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)和能源等領(lǐng)域開(kāi)辟了新的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)使用場(chǎng)景。


Inmarsat與Actility合作形成Inmarsat LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)，該平臺(tái)以Inmarsat ELERA骨干網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，為物聯(lián)網(wǎng)客戶(hù)提供豐富的解決方案，包括農(nóng)業(yè)、電力、石油和天然氣、采礦、物流等行業(yè)。


……


縱觀海外市場(chǎng)，不僅已有不少成熟的應(yīng)用該項(xiàng)目。很多企業(yè)的積極性也非常高，Omnispace、EchoStarMobile、Lunark等等眾多公司都在嘗試?yán)肔oRaWAN網(wǎng)絡(luò)以提供更成本更低、容量更大、覆蓋范圍更廣的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。




寫(xiě)在最后


雖說(shuō)，LoRa技術(shù)還可用于填補(bǔ)缺乏傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的農(nóng)村地區(qū)和海洋的空白，是解決“萬(wàn)物互聯(lián)”的極佳路徑。


但是從國(guó)內(nèi)市場(chǎng)角度來(lái)看，LoRa在這方面的發(fā)展仍處于起步階段。相比海外，面臨著更多的難題：需求方面，由于海事衛(wèi)星的網(wǎng)絡(luò)覆蓋已經(jīng)非常好且數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，因此并不強(qiáng)勁;應(yīng)用方面，國(guó)內(nèi)仍然比較局限，主要盯著集裝箱項(xiàng)目，鑒于以上原因，國(guó)內(nèi)衛(wèi)星企業(yè)想要推動(dòng)LR-FHSS的應(yīng)用也比較難;資本方面，由于項(xiàng)目的不確定比較大，項(xiàng)目可大可小、周期很長(zhǎng)，因此這種類(lèi)型的項(xiàng)目很大程度上取決于資本的投入。


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