一直以来,资产管理对不同无线技术的应用持开放态度,包括GPS、蓝牙、UWB、Wi-Fi、NB-IoT、LoRa等在内的无线技术在不同场景中通过不同的运作模式来发挥不同的作用。一个典型的模式是,在前端通过无线技术进行数据收集,再通过无线传输,把数据回传到后端云管理平台,由平台解析来完成资产定位和管理。


这一模式广泛适用于诸如三表、消防、安防、园区管理、资产管理等应用。而定位和回传技术的差异化,体现出不同应用场景的不同需求。例如,物流行业的资产管理,在室内可以用Wi-Fi定位,室外用GNSS定位,而需要同时支持室内和室外的,可以用LoRa EdgeTM ——这是Semtech推出的基于LoRa的地理定位低功耗平台。笔者曾经在较早前的《Semtech年度盘点》一文中详细介绍过这一方案,以及该平台首颗芯片LR1110。


LR1110结合LoRa CloudTM 提供了区域级的物联网地理定位服务能力,不过,Semtech从一开始就把LoRa Edge定义成可以在全球范围内提供物流运输和大规模资产管理服务的平台。要在全球范围内扩展物联网连接和地理定位部署,需要地面和卫星网络的协同才能实现。从区域级到全球,地理定位侧没有太大变化(如Wi-Fi+GNSS),回传连接的普适性是核心问题。


例如,LR1110之前用Sub-GHz频段,其频谱干扰更少;但由于国内对相关数据跨境流动有限制,加上全球不同地区的Sub-GHz存在不同的频谱标准,要做全域的支持,包括认证在内,成本过高。因此,在LR1110的基础上,Semtech推出了最新升级版的芯片组LR1120。

据Semtech中国区LoRa市场战略总监甘泉介绍,相比LR1110,LoRa Edge LR1120增加了卫星通信S频段和2.4GHz LoRa两个频段。在2.4GHz频段,LR1120支持该频段的LoRa调制和FSK调制。同时,LR1120上加入了卫星通信S频段,覆盖从1.9 GHz到2.2 GHz的频率。此外,LR1120还保留了常见的 Sub-GHz LoRa频段,以及LR1110的GNSS扫描以及Wi-Fi扫描这两个全球功耗最低的定位技术。


Semtech在发布会中介绍了LoRa Edge LR1120的主要特点,包括:


•LoRa多频段收发通信功能(sub-GHz、2.4GHz和用于卫星通信的授权S频段),以及等多种地理定位技术融合(如室外使用GNSS,在室内及卫星信号弱的区域使用Wi-Fi)


•LoRa Cloud地理定位求解器将计算由设备端转移至云端,电池仅需一次部署就可以长时间使用支持GPS 和北斗定位系统


•硬件加密引擎,增强安全性


值得一提的是,LR1120和LR1110的引脚完全一致,并且功耗也完全相同,这意味着用户可以100%进行方案替换实现升级。


单芯片多频段提供了更高的互操作性、灵活性和扩展性,例如在工业4.0的通用场景应用中,Sub-GHz支持数据量小、远程传感和偶尔连接的场景,如自动感应和仓储管理等;而2.4GHz则适用于数据量大、中近距离传感和频繁连接的场景,如状态监控、健康和安全等。


甘泉进一步解释了这些特性对实际应用的帮助。Sub-GHz只能在一个国家或特定区域内工作,一旦到其他区域,就需要对频率进行调整,即其无法在全球范围内实现全覆盖部署。同时,在沙漠、海洋和高空等没有网关和基站的区域中,如果想实现物联网无缝覆盖,就只能使用卫星通信技术


现在的卫星技术频段包括卫星通信S频段和Sub-GHz ISM频段。1.9~2.2 GHz是专用的卫星频段,在该芯片发布之前,LoRa在近地卫星的应用只能采用Sub-GHz的ISM频段。LoRa的卫星通信具备“全球无死角” 的能力,其缺点是现在的卫星覆盖不够多,且实时性较差。


如果LoRa Sub-GHz在某个特定区域实现了高覆盖率,那么这个时候就可以使用Sub-GHz进行通信。但如果需要对在不同国家航行的海运设备进行实时追踪时,则适合使用2.4GHz的频率进行追踪和通信。


因此,将这三个技术进行有机组合后,可以有效覆盖制造、分销、航运/海运、海关、入库、陆地运输和抵达客户等各个环节,并且实现高效率、低功耗和低成本。同时,因为整套的网络都通过同一个芯片支持,实现所有的功能不会增加成本。


事实上,在LoRa芯片支持S频段之前, LoRa在国内外已经被部署在了很多近地卫星通信的场景中,但是这种方式存在一定的局限性:首先,LoRa只有等到近地卫星在其上方通过时才能上传数据。如果近地卫星的数量不够多,LoRa设备则无法持续上传。其次,如果使用的是 ISM频段,卫星会受到很多干扰。而S频段则可以有效解决上述问题,更多高质量的解决方案也应运而生。


Semtech中国区销售副总裁黄旭东表示,在海洋、沙漠等没有网络覆盖的空旷区域,需要通过卫星通信来实现定位功能,比如船舶在国际海运中就会用到2.4GHz频段,在空旷的地方回传信号时可以通过卫星通信,从而实现了全球范围的覆盖。目前,LoRa Edge LR1120是唯一一个可以全球通用的且支持卫星通信频段的LoRa芯片,同时具有低功耗的优势。海运物流管理的市场空间广阔,对卫星定位的需求也很大。

 

LR1120的应用场景


LR1120的应用场景


在LoRa中增加用于卫星通信的S频段,将帮助其优化传统的SCADA监控,拓展新的应用与市场,特别是其在偏远地区的部署。在2021年,LoRa联盟就发布过一个支持LR-FHSS(远距离跳频扩频)功能的协议,Semtech也发布了兼容LR-FHSS的相关芯片,以更好地应用于卫星通信。目前,Semtech卫星项目的客户包括EchoStar、SpaceX (Swarm)等。