文︱郭紫文

图︱Semtech

 

作为感知交互的桥梁,无线通信技术在物联网系统中扮演着非常重要的角色。与蓝牙、Wi-Fi等短距离无线局域网技术相比,LoRa等低功耗无线广域网(LPWAN)技术着重于远距离、低带宽、低功耗、大量连接需求的物联网应用场景。凭借自组、安全、可控的应用优势,LoRa在全球范围内的部署持续扩大,商业落地进程也不断加速,逐渐成为物联网领域的主流技术之一。

 

聚焦LoRa技术,Semtech(升特半导体)已经发布了诸多产品和解决方案,覆盖了物流资产管理、智能表计、智能楼宇、智慧工厂、智慧农业等多个应用领域。以LoRa EdgeTM产品系列为例,LR1110芯片组以LoRa技术为基础,结合LoRa CloudTM地理定位及设备管理服务,显著降低了物联网定位和监测的成本和复杂性。

 

在LR1110的基础上,Semtech实现了对LoRa EdgeTM地理定位平台的再次扩展。全新LoRa EdgeTM LR1120芯片组具备多频段能力,支持物联网应用实现直接卫星通信,为物联网系统填补了连接空白。

 

新增2.4GHz与卫星通信S频段

 

与LoRa Edge LR1110相比,LR1120增加了2.4GHz频段与卫星通信S频段,同时具备低功耗、覆盖范围大、带宽大等优势,还支持云服务端解析。据Semtech中国区LoRa市场战略总监甘泉介绍,在2.4GHz频段范围内,LR1120不仅可支持正常的FSK调制,还支持LoRa 2.4GHz频段调制;在卫星通信S频段,该芯片组则可支持1.9GHz到2.2GHz频段范围,其中部分频段可专门用于卫星通信。与此同时,LR1120还保留了Sub-GHz频段,以及低功耗Wi-Fi与GNSS扫描定位功能。

 

 

从框图来看,LR1110由加密引擎、Sub-GHz频段的LoRa收发器,以及Wi-Fi无源扫描与GNSS全球导航卫星系统接口组成。卫星定位数据会发送至LoRa CloudTM云服务器,并通过云服务器解调为地理定位数据。而对于LR1120而言,增加了两个通信频段,意味着增加了两个收发器。与前者相比,LR1120不仅可通过Sub-GHz频段LoRa收发数据,还可以通过2.4GHz与卫星通信S频段进行数据传输,整体系统的可扩展性大幅度提升。

 

 

沿用LR1110的整体电路设计,LR1120芯片组在引脚数量与芯片外观上都与前代一致,其功耗与定位精度也没有变化。两者主要的差异点在于,LR1120将Wi-Fi功能引脚及其射频与基带电路进行了整体复用。因此,在Wi-Fi功能引脚上,又能分时实现2.4GHz和卫星通信的数据收发。

 

 

区域地面与卫星网络全面融合

 

据估计,地面网络连接仅覆盖全球地表面积的10%,而对于这些覆盖区域内的不同国家与地区,Sub-GHz的频段也是各不相同的。因此,Sub-GHz的LoRa频段并不具备全球范围内的普适性。与之相对,2.4GHz与卫星通信S频段则在全球各地区都拥有一致的频段,可以实现全球范围的无缝连接。

 

“频率越高,波长越短,传输远距离能力越弱。”甘泉表示,若想实现更远的通信距离与更大的覆盖范围时,Sub-GHz频段更具优势;而若要实现实时响应、快速传输及控制,则应选择2.4GHz频段范围;若要实现全球无死角的物联网覆盖,则建议使用卫星通信技术。“用户可根据不同场景、不同应用的实际需求,选择不同频段应用,或将这些不同频段的无线通信技术组合起来。”

 

 

通过三种技术的有机组合,能够全面覆盖各种不同场景的应用,同时最大程度上降低了整体功耗与成本,提高了系统效率。未来,区域地面与卫星网络融合逐渐成为无线通信技术发展的趋势。

 

构建全球无缝通信

 

数字经济盛行,终端设备的智能交互需求不断攀升,物联网正加速向各行业渗透,设备连接数井喷式增长。此次LoRa技术的升级,有助于突破传统Sub-GHz频段的区域性,真正实现全球范围内的无缝互连。凭借全球范围的普适性,2.4GHz频段与卫星通信S频段成为构建全球无缝通信的关键。