隨著物聯網的快速發(fā)展，無線通信技術不斷得到升級換代。在物聯網網絡層的多種連接技術里，不僅需要速率和穩(wěn)定性更高的5G技術，同時也需要低功耗、遠距離、大連接的LPWAN技術。其中，LoRa作為一種新型的可遠距離傳輸數據，并且具有超低能耗的網絡技術正在悄然發(fā)展。
說到LoRa，這里不得不提的就是Semtech（升特半導體）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，旨在幫助供應鏈管理和物流行業(yè)在全球范圍內部署互聯互通、低功耗的地理定位設備。
據Semtech中國區(qū)銷售副總裁黃旭東介紹，作為LoRa面向物流和資產管理領域的一款最新產品，LR1120芯片組的最大特點就是可以支持物聯網應用實現直接衛(wèi)星通信。“上一代產品LR1110主要支持的是區(qū)域性網絡覆蓋，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)甘泉對其進行了詳細的介紹。
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)星網絡。其次，LR1120具有LoRa技術超低功耗的特點，擁有長達數年的電池壽命。與傳統的定位技術不同，LR1120的定位是在云端進行解析的，并且具有覆蓋距離更遠、帶寬更大、非常適用于物聯網應用等核心優(yōu)勢。”
為了更進一步突顯LR1120的特性，甘泉將其與上一代產品LR1110進行了對比。
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S頻段），并且融合了多種地理定位技術，比如GNSS掃描和Wi-Fi掃描這兩種特有的低功耗定位技術。
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；全球導航衛(wèi)星系統（GNSS）掃描接口等。
其中，衛(wèi)星定位數據會通過各種協議發(fā)送到LoRa Cloud，在云端被解析成為定位數據。
“如果用芯片做成一個模組或產品，用于接收衛(wèi)星數據，那么收到衛(wèi)星或者Wi-Fi數據后，原先的LR1110傳輸到后臺只能通過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的無線通道把數據傳出去，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的數據。這相當于從原先的單個收發(fā)機升級成了三組收發(fā)機，由此系統也擁有了更高的擴展性。
“通過下面的架構框圖可以看出，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的設計上，則無法實現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域的應用也都是一樣的，比如使用2.4GHz頻段的追蹤器可在全球范圍內使用。
同時，衛(wèi)星頻段也可以全球通用，只要設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，這些無線通信技術又是如何有機組合的？
據了解，Sub-GHz只能在一個國家或特定區(qū)域內工作，一旦到其他區(qū)域，就需要對頻率進行調整，即其無法在全球范圍內實現全覆蓋部署。同時，在沙漠、海洋和高空等沒有網關和基站的區(qū)域中，如果想實現物聯網無縫覆蓋，就只能使用衛(wèi)星通信技術。
現在的衛(wèi)星技術頻段包括衛(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)域實現了高覆蓋率，那么這時就可以使用Sub-GHz進行通信。但是，如果需要對在不同國家航行的海運設備進行實時追蹤，則適合使用在全球頻段完全一樣的2.4GHz的頻率進行追蹤和通信。
因此，將這三種技術進行有機組合后，可以有效覆蓋制造、分銷、航運/海運、海關、入庫、陸地運輸和抵達客戶等各個環(huán)節(jié)，并且實現高效率、低功耗和低成本。另外，由于整套的網絡都通過同一個芯片支持，因此實現所有的功能并不會增加使用成本。
我們應該知道，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可以在這一范圍內進行長距離傳輸。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。只要將傳統的LoRa傳感器放置在露天場景中，就可以跟近地衛(wèi)星進行通訊。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，傳輸的效果也會更好。
“在LoRa芯片支持S頻段之前，LoRa在國內外已經被部署在了很多近地衛(wèi)星通信的場景中，但現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據，如果近地衛(wèi)星的數量不夠多，LoRa設備則無法持續(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，更多高質量的解決方案也應運而生。
隨著5G網絡的發(fā)展，地面物聯網迎來了廣闊的應用前景，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，美國太空探索技術公司（SpaceX）在近地衛(wèi)星軌道上運行著很多顆衛(wèi)星，而國內也有很多機構發(fā)射了大量的低軌近地衛(wèi)星，這促使近地衛(wèi)星網絡形成了良好部署。
“它可以對地球進行全覆蓋，從而應用到更多場景中。在沒有網絡建設的海事或自然保護區(qū)的偏遠地區(qū)中，對LoRa近地衛(wèi)星通信的應用需求是非常大的。隨著技術的不斷進步和近地衛(wèi)星行業(yè)的發(fā)展，相信今后會有大量的應用都會采用衛(wèi)星通信以及LoRa芯片。”甘泉表示。
總的來說，LR1120是一種可以根據應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，其繞射能力或者遠距離傳輸能力也就越弱。當我們想要傳得更遠、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。
“在實際應用場景中，如果我們要實現實時響應、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距離且少量數據的傳感，就建議用Sub-GHz的LoRa來做傳輸。”甘泉如是說，LoRa Edge LR1120擁有非常多的應用場景，相信它能給我們的客戶和市場帶來新的發(fā)展機會。
