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LoRa與衛(wèi)星通訊LR-FHSS:全域物聯(lián)網(wǎng)

  • 產(chǎn)品概述
  • 產(chǎn)品特點(diǎn)
  • 技術(shù)參數(shù)
  • 資料下載

LoRa技術(shù),LR1120芯片組,LoRa網(wǎng)絡(luò)

最早

LoRa技術(shù)是為低功耗
、長距離物聯(lián)網(wǎng)通信服務(wù)的
。隨后,物聯(lián)網(wǎng)對定位的需求不斷增長
,因此在LoRa連接基礎(chǔ)上增加了低功耗定位功能
,也誕生了LoRa Edge LR1110
。LR1120在LR1110的基礎(chǔ)上
,通過增加衛(wèi)星及2.4GHz全球通用頻段,從而支持全場景區(qū)域覆蓋

4月21日

,Semtech發(fā)布LR1120芯片組,支持LoRa直連衛(wèi)星通信
。通訊距離500km-800km

LR1120是全球唯 一支持多接收機(jī)的通用低功耗LoRa定位芯片。

LoRa技術(shù),LR1120芯片組,LoRa網(wǎng)絡(luò)

■ 2020年

,Semtech宣布推出基于LoRa低功耗平臺的地理定位解決方案LoRa Edge
,將為室內(nèi)和室外資產(chǎn)管理提供多樣化的應(yīng)用組合
,主要面向工業(yè)、樓宇
、家居
、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸和物流等應(yīng)用領(lǐng)域
。并為LoRa Edge應(yīng)用推出了LR1110芯片組
。時(shí)隔兩年,LR1120的推出
,進(jìn)一步增強(qiáng)了LoRa Edge的定位能力
。“實(shí)現(xiàn)了從區(qū)域性覆蓋到支持全球部署
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■ 2022年4月,Semtech宣布推出全新的LoRa EdgeTM LR1120芯片

,該產(chǎn)品支持多頻段能力,從而使物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可以直接借助衛(wèi)星通信
,以幫助供應(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。

LoRa集成LR-FHSS功能 支持衛(wèi)星通訊與密集部署

LoRa Alliance(LoRa聯(lián)盟)宣布LoRaWAN協(xié)議支持LR-FHSS(長距離-跳頻擴(kuò)頻

,Long Range – Frequency Hopping Spread Spectrum)功能
,可以顯著提升網(wǎng)絡(luò)容量和抗干擾能力,實(shí)現(xiàn)從傳感器到衛(wèi)星的低功耗
、可靠的直接通信

■ LR-FHSS的兩大主要特點(diǎn):超大容量接入、超強(qiáng)抗干擾

LR-FHSS通過ISM頻段和專用頻段

,能夠支持?jǐn)?shù)以百萬計(jì)的終端節(jié)點(diǎn)
,為物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供更高的可靠性,并且它顯著提高了網(wǎng)絡(luò)容量
,可以解決之前一直制約LoRaWAN發(fā)展的信道擁塞問題

此外,LR-FHSS還具有高抗干擾性

,可通過提高頻譜效率來緩解數(shù)據(jù)包沖突
,并擁有上行鏈路跳頻調(diào)制能力。在運(yùn)行過程中
,LR-FHSS將終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送的每個(gè)數(shù)據(jù)包分解成小塊(每塊大約50毫秒長)
,并在定義的頻率帶寬(包括137kHz、336kHz和1.523MHz
,取決于地區(qū))上隨機(jī)擴(kuò)散
。此外
,LR-FHSS在不同頻率上使用冗余物理接頭,進(jìn)一步提高對帶內(nèi)干擾源的調(diào)制穩(wěn)健性

■ 集成了LR-FHSS功能的LoRa衛(wèi)星項(xiàng)目具備多重優(yōu)勢:

1

、可接入十倍于LoRa網(wǎng)絡(luò)的終端容量;

2、傳輸距離更遠(yuǎn)

,可達(dá)600-1600km;

3

、抗干擾性更強(qiáng);

4、實(shí)現(xiàn)了更低的成本

,包括管理和部署成本(不需要額外開發(fā)硬件
,自身具備衛(wèi)星通訊能力)。

LoRa技術(shù),LR1120芯片組,LoRa網(wǎng)絡(luò)

全球衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)開發(fā)商Swarm Technologies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(LEO)衛(wèi)星間的雙向通信

Semtech的LoRa技術(shù)可支持遠(yuǎn)距離、低功率和廣域應(yīng)用

,為Swarm在物流
、農(nóng)業(yè)、聯(lián)網(wǎng)汽車和能源等領(lǐng)域開辟了新的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)使用場景
。通過LoRa技術(shù)
,可以為IoT設(shè)備提供更多高性價(jià)比的全球連接器。

搭建地面到其衛(wèi)星的上行和下行鏈路

,Swarm在甚高頻(VHF)頻率上集成了LoRa技術(shù)
。此線路共有72顆商業(yè)衛(wèi)星,全球覆蓋率可達(dá)100%
。Swarm計(jì)劃在2021年底前部署150顆商業(yè)衛(wèi)星
,從而有望將延遲時(shí)間減少至一分鐘以下。集成到IoT設(shè)備中的用戶調(diào)制解調(diào)器可與衛(wèi)星進(jìn)行通信
,從而在地球的任何地方都可實(shí)現(xiàn)可靠數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸

LoRa與小型、相對低成本的近地軌道衛(wèi)星通信相結(jié)合

,將推動LoRa以及物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的變革
。在LoRa中增加用于衛(wèi)星通信的S頻段,將幫助其取代傳統(tǒng)的SCADA監(jiān)控
,拓展新的應(yīng)用與市場
,特別是其在偏遠(yuǎn)地區(qū)的部署。目前
,LoRa技術(shù)已受到數(shù)家衛(wèi)星通信解決方案提供商的青睞
,包括EchoStar和Lacuna。

低功耗衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)入局玩家越來越多

海外LoRa衛(wèi)星項(xiàng)目不斷涌現(xiàn)

麥肯錫公司曾預(yù)測

,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)追逐這一市場的主要原因
。當(dāng)前,已有近幾十家廠商提出了衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)計(jì)劃

從海外市場來看

,衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)市場一個(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
,在海外市場上已經(jīng)有了不少應(yīng)用:

■ 2019年

,Space Lacuna聯(lián)合Miromico開始對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)測或資產(chǎn)跟蹤當(dāng)中
。通過使用 LoRaWAN,電池供電的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的使用壽命可以延長
,節(jié)省運(yùn)維成本

LoRa技術(shù),LR1120芯片組,LoRa網(wǎng)絡(luò)

■ 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)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)汽車和能源等領(lǐng)域開辟了新的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)使用場景。

■ Inmarsat與Actility合作形成Inmarsat LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)

,該平臺以Inmarsat ELERA骨干網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)
,為物聯(lián)網(wǎng)客戶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)

但是從國內(nèi)市場角度來看,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:

1、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;

2

、應(yīng)用方面:國內(nèi)仍然比較局限,主要盯著集裝箱項(xiàng)目
,鑒于以上原因
,國內(nèi)衛(wèi)星企業(yè)想要推動LR-FHSS的應(yīng)用也比較難;

3

、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
,因此這種類型的項(xiàng)目很大程度上取決于資本的投入。

LoRa衛(wèi)星通信服務(wù)逐漸展開

■ Lacuna 低軌 LoRa 衛(wèi)星星座:

截至22年5月

,Lacuna 已經(jīng)發(fā)射了7顆左右的LoRa衛(wèi)星
,服務(wù)的區(qū)域不僅有歐洲、非洲
、還有赤道軌道的東南亞及拉丁美洲

并且還提供了相應(yīng)的終端開發(fā)套件,尺寸比手掌還小

,一次充電可通過衛(wèi)星連接數(shù)年
,為客戶提供經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且簡化的通信。

LoRa技術(shù),LR1120芯片組,LoRa網(wǎng)絡(luò)

Lacuna 客戶生產(chǎn)的環(huán)境監(jiān)控傳感器用于印尼的泥炭地水文監(jiān)測


■ EchoStar 高軌 LoRa 衛(wèi)星星座

EchoStar 是一家擁有 10 顆衛(wèi)星的老牌衛(wèi)星通信運(yùn)營商

EchoStar Mobile 通過其 EchoStar XXI 衛(wèi)星在全歐洲提供連接服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)傳感器將數(shù)據(jù)發(fā)送到 EchoStar Mobile LoRa 模塊

。然后
,該模塊使用許可的 S 波段頻率將數(shù)據(jù)發(fā)送到 EchoStar Mobile 自己的衛(wèi)星。最后通過衛(wèi)星網(wǎng)關(guān)地面站和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)


EchoStar XXI 是一顆功能強(qiáng)大的 GEO 衛(wèi)星

,天線長 18 米。它采用先進(jìn)的波束成形技術(shù)
,可在重點(diǎn)地理區(qū)域提供高質(zhì)量服務(wù)
。該衛(wèi)星工作在 S 波段,上行鏈路和下行鏈路容量為 100 Mbit/s


■ 國內(nèi)目前衛(wèi)星領(lǐng)域有基于Lora技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目的有和德宇航和東方紅

大致方案實(shí)現(xiàn)是地面人員手持節(jié)點(diǎn)(這里指lora終端)向衛(wèi)星發(fā)送一鍵求救信號

,衛(wèi)星lora基站(網(wǎng)關(guān))收到終端信號后,下行使用衛(wèi)星自身的通信方式
,地面站接收到衛(wèi)星數(shù)據(jù)
,轉(zhuǎn)入網(wǎng)絡(luò),獲得地面求救人員的位置信息


另外作衛(wèi)星的同學(xué)都知道

,實(shí)際上現(xiàn)在低軌衛(wèi)星的數(shù)量還遠(yuǎn)沒有達(dá)到實(shí)時(shí)覆蓋,也就意味著衛(wèi)星可能是每隔幾十分鐘才會從節(jié)點(diǎn)上通過
,lora終端只有在過頂?shù)臋C(jī)會才能將數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳
,那么GPS就在這里發(fā)揮作用了,當(dāng)用戶發(fā)送求救請求后
,通過GPS同步衛(wèi)星過頂時(shí)間
,在衛(wèi)星過頂時(shí)將用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳
。隨著星鏈的不斷完善,實(shí)時(shí)性也會逐漸增強(qiáng)


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