2021下半年，英(ying)國太空初創公司SpaceLacuna首次(ci)使用荷蘭Dwingeloo的(de)射電望遠鏡從(cong)月球上反射回LoRa信息。從(cong)數據捕獲的(de)質量來(lai)看，這絕(jue)對是(shi)一次(ci)令人印象深(shen)刻的(de)實驗，因為其中一條消(xiao)息甚至(zhi)包含完整(zheng)的(de)LoRaWAN?幀。
接(jie)收到(dao)的(de)消息頻譜圖，包含調(diao)制(zhi)的(de)呼(hu)號“PI9CAM”
接收信(xin)號(hao)的延遲多普(pu)勒圖
據悉，LacunaSpace 使(shi)用(yong)一(yi)組低(di)地球(qiu)軌道衛星從(cong)與Semtech 的(de) LoRa設備和地面無線射頻技術集成的(de)傳(chuan)感(gan)器接收信(xin)息。衛星在(zai)(zai)(zai)距地面500 公里處每100 分鐘在(zai)(zai)(zai)地球(qiu)兩極上空(kong)盤旋一(yi)次。隨著地球(qiu)自轉，衛星覆蓋全球(qiu)。LoRaWAN由衛星使(shi)用(yong)，它(ta)可以(yi)節省電池電量(liang)，并且消息會在(zai)(zai)(zai)短時間(jian)內(nei)存儲，直(zhi)到它(ta)們通過地面站網絡。然后將數據中繼到地面網絡上的(de)應(ying)用(yong)程序，或(huo)者可以(yi)在(zai)(zai)(zai)基(ji)于Web 的(de)應(ying)用(yong)程序上查看。
此次，LacunaSpace發出的LoRa信號持續了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消息傳輸的最遠距離。
要說基于LoRa技術的星地通信，其實早在2018年 2 月的TTN(TheThings Network)大會上，就已經取得了里程碑式的進展，證明了LoRa 可在衛星物聯網下應用的(de)可能性。在當時現場演示中，接(jie)收機捕捉到了(le)從低(di)軌衛星傳來的(de)LoRa信(xin)號(hao)。
如今，利用現有的低功耗遠距離物聯(lian)網技術，如LoRa或NB-IoT，為(wei)全(quan)球各地的物聯(lian)網設備和在(zai)軌衛(wei)星之間提(ti)供直(zhi)接通信，可以(yi)被視為(wei)低功耗廣域網市場(chang)的一(yi)部(bu)分。在(zai)其商業價值在(zai)被大范圍(wei)認可之前，不(bu)妨礙這些(xie)技術成(cheng)為(wei)一(yi)個很有意思的應用方向。
Semtech發力LR-FHSS
填補物聯網連接的市場空白
早在前幾年，Semtech就開(kai)始(shi)發力(li)LR-FHSS，并于2021年年底(di)正式宣布LoRa平臺增加(jia)對LR-FHSS的支持(chi)。
所謂(wei)LR-FHSS，即(ji)長距(ju)離-跳頻擴(kuo)頻，英文(wen)全稱為LongRange – Frequency Hopping SpreadSpectrum。同LoRa一樣，也是一種(zhong)物(wu)理層(ceng)調制技術，其性能大部分(fen)與LoRa保(bao)持(chi)一致，如靈敏度、帶寬(kuan)支(zhi)持(chi)等。
LR-FHSS理論上(shang)可支持數(shu)以百(bai)萬計的(de)終端節點，這顯著提(ti)高(gao)(gao)了網絡容量，解(jie)決之前制約著LoRaWAN發展(zhan)的(de)信(xin)道擁塞問題(ti)。此外，LR-FHSS還具有(you)高(gao)(gao)抗干擾(rao)性(xing)，可通(tong)過提(ti)高(gao)(gao)頻譜效率來緩解(jie)數(shu)據包(bao)沖突(tu)，并擁有(you)上(shang)行(xing)鏈路跳(tiao)頻調制能(neng)力。
集成LR-FHSS功能后，LoRa更適用(yong)于終端密集、數據包多(duo)的應用(yong)場景。也因此，集成了LR-FHSS功能的LoRa衛星項(xiang)目具備多(duo)重優勢：
一是(shi)，可接入十倍于LoRa網(wang)絡(luo)的(de)終端容量(liang);
二是，傳輸距離(li)更遠，可達600-1600km;
三是(shi)，抗干擾性更強;
四是，實現(xian)了更低(di)的成本，包括(kuo)管理和部署成本(不需(xu)要額外開發(fa)硬件，自身具備衛星通訊(xun)能力)。
據(ju)悉，Semtech的(de)LoRaSX1261、SX1262收發器和 LoRaEdgeTM 平臺(tai)以(yi)及V2.1網(wang)(wang)(wang)(wang)關(guan)參考設計均已(yi)支持LR-FHSS。因此(ci)，在(zai)現實(shi)應用中，通過LoRa終端(duan)與(yu)網(wang)(wang)(wang)(wang)關(guan)分別進行軟件升(sheng)(sheng)級與(yu)更換，即可先提升(sheng)(sheng)網(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)容量和抗干擾能力，而對于已(yi)經部署了(le)V2.1網(wang)(wang)(wang)(wang)關(guan)的(de)LoRaWAN 網(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)，運(yun)營商可以(yi)通過簡單的(de)網(wang)(wang)(wang)(wang)關(guan)固件升(sheng)(sheng)級來啟(qi)用新(xin)功(gong)能。
集成LR-FHSS
LoRa不斷拓展應用版圖
此前，物聯(lian)網(wang)市場(chang)研究機構(gou)BergInsight發布(bu)了一份衛(wei)(wei)星(xing)(xing)物聯(lian)網(wang)的(de)調研報告，數據顯(xian)示，雖然受到(dao)新冠疫情的(de)不利影(ying)響，2020年全(quan)球衛(wei)(wei)星(xing)(xing)物聯(lian)網(wang)用戶(hu)數仍然實(shi)現增(zeng)長，總規模達到(dao)340萬;預計未來幾年全(quan)球衛(wei)(wei)星(xing)(xing)物聯(lian)網(wang)用戶(hu)年復(fu)合(he)年增(zeng)長率將(jiang)(jiang)高達35.8%，在2025年將(jiang)(jiang)達到(dao)1570萬。
目(mu)前，全(quan)球(qiu)僅(jin)有10%的(de)地區可以訪(fang)問衛(wei)星通(tong)信(xin)服務(wu)，這為衛(wei)星物聯網的(de)發展提供了(le)廣闊(kuo)的(de)市場空間(jian)，也是低功耗衛(wei)星物聯網的(de)機會(hui)。
LR-FHSS也將(jiang)在全球范圍內推動(dong)LoRa部署的(de)發展，LoRa平臺增加對LR-FHSS的(de)支持后，不僅有助于其(qi)為偏遠地(di)區提供具有更高性價比、無(wu)處不在的(de)連接服(fu)務(wu)，更標(biao)志(zhi)其(qi)向(xiang)在人口稠(chou)密地(di)區實現大規(gui)模物聯網部署邁出了重(zhong)要(yao)一步(bu)，將(jiang)進(jin)一步(bu)推動(dong)LoRa的(de)全球部署以及進(jin)一步(bu)拓展創新應用(yong)：
1、支持衛星物聯網服務
LR-FHSS讓衛星能夠(gou)連接到全球的廣大偏遠地(di)區，支(zhi)持無網絡覆蓋(gai)區域的定位和數據傳輸需求(qiu)。相(xiang)關(guan)LoRa用例包(bao)括野生(sheng)動物的追蹤、海上(shang)船只集裝箱定位、牧場(chang)牲畜定位、提(ti)高(gao)農作(zuo)物產(chan)量的智能農業解決方案(an)、以及用于提(ti)高(gao)供應鏈效(xiao)率的全球分銷(xiao)資(zi)產(chan)跟蹤等(deng)。
2、支持更頻繁的數據交換
在以往的LoRa應用領域中，如物流及資產追蹤、智慧樓宇及園區、智能家居、智(zhi)慧社區等，由于這些應用(yong)場(chang)景下發(fa)出的(de)(de)信(xin)號越來越長、信(xin)號交換(huan)越來越頻繁的(de)(de)原因，空中的(de)(de)LoRa調(diao)制(zhi)信(xin)號量將顯著增加。由此(ci)帶來的(de)(de)LoRaWAN發(fa)展的(de)(de)信(xin)道(dao)擁塞(sai)問(wen)題也可(ke)通過升級(ji)LoRa終端及更換(huan)網關來解決這一(yi)問(wen)題。
3、增強室內深度覆蓋
除了(le)拓(tuo)展網絡容(rong)量(liang)之外，LR-FHSS支持(chi)在同一網絡基礎(chu)設施中實現(xian)更(geng)深的(de)室內(nei)終端節點，從而(er)提(ti)高了(le)大型物聯(lian)網項(xiang)目的(de)可擴展性(xing)。例(li)如，LoRa是全球智能電表(biao)市場的(de)首選技術，而(er)增強的(de)室內(nei)覆蓋將進深度一步(bu)鞏固其地位。
低功耗衛星物聯網入局玩家越來越多
海外LoRa衛星項目不斷涌現
麥肯錫(xi)公司(si)曾預測，天基物(wu)(wu)聯(lian)網(wang)的(de)產值在2025年可能達到5600-8500億美元的(de)產值，這也許是大量企業追逐(zhu)這一(yi)市場的(de)主(zhu)要原(yuan)因。當前，已有近(jin)幾(ji)十家廠商(shang)提出了衛星物(wu)(wu)聯(lian)網(wang)組網(wang)計(ji)劃。
從海(hai)外市場來看，衛(wei)星(xing)物(wu)(wu)聯網是物(wu)(wu)聯網市場一個創新的重(zhong)要領域(yu)。LoRa作(zuo)為低(di)功(gong)耗衛(wei)星(xing)物(wu)(wu)聯網中的一部分，在海(hai)外市場上已經(jing)有了不少應(ying)用：
2019年，Space Lacuna聯(lian)合Miromico開始對(dui)LoRa衛(wei)星(xing)物(wu)聯(lian)網項(xiang)目進(jin)行(xing)商(shang)業(ye)(ye)試驗，并于(yu)次年成功應用(yong)到農業(ye)(ye)、環(huan)境監測或資產跟蹤當(dang)中。通過(guo)使用(yong) LoRaWAN，電池供電的(de)物(wu)聯(lian)網設備的(de)使用(yong)壽命可以延長，節省運維(wei)成本(ben)。
IRNAS 與Space Lacuna合作探索 LoRaWAN技術的新用途，包括跟蹤南極洲的野生動物以及使用
LoRaWAN網絡的浮標，以便在海洋環境中部署密集的傳感器網絡，從而支持系泊應用和漂流。
Swarm (已被Space X收購(gou))已將(jiang)Semtech的(de)LoRa器件集(ji)成(cheng)到其連接解決方案中，從而實現近(jin)地(di)軌(gui)道衛(wei)星間的(de)雙向通信。為Swarm在物(wu)流、農(nong)業、聯(lian)(lian)網(wang)(wang)汽車和能(neng)源等(deng)領域開(kai)辟了新的(de)物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)(IoT)使用(yong)場景。
Inmarsat與(yu)Actility合作形成(cheng)Inmarsat LoRaWAN網絡(luo)，該平臺以Inmarsat ELERA骨(gu)干網絡(luo)為基礎，為物聯網客戶提(ti)供豐(feng)富(fu)的解決方案，包括農業、電力、石油(you)和(he)天然氣、采(cai)礦、物流等行業。
……
縱(zong)觀(guan)海外(wai)市(shi)場(chang)，不(bu)僅已有不(bu)少成熟的(de)應用該項目。很多企業的(de)積極性也非常高，Omnispace、EchoStarMobile、Lunark等等眾(zhong)多公司都在(zai)嘗(chang)試利用LoRaWAN網絡(luo)以提供更成本(ben)更低、容量更大(da)、覆蓋范圍更廣(guang)的(de)物聯網服(fu)務。
寫在最后
雖說，LoRa技術還可用于(yu)填補缺乏傳統網絡覆蓋的(de)農村地區和海洋的(de)空白，是解(jie)決(jue)“萬物互聯”的(de)極佳路徑。
但是從國(guo)內市場角(jiao)度來看，LoRa在這方(fang)面的發展仍處于(yu)起步(bu)階段。相(xiang)比海外，面臨著(zhu)更多(duo)的難(nan)題：需求方(fang)面，由于(yu)海事衛(wei)星(xing)的網絡覆蓋已(yi)經非常好且數據可(ke)以雙向傳(chuan)輸，因(yin)此并不強勁;應(ying)用方(fang)面，國(guo)內仍然(ran)比較局限，主(zhu)要盯著(zhu)集裝箱項(xiang)目，鑒(jian)于(yu)以上原因(yin)，國(guo)內衛(wei)星(xing)企(qi)業想要推(tui)動LR-FHSS的應(ying)用也比較難(nan);資本方(fang)面，由于(yu)項(xiang)目的不確定比較大(da)，項(xiang)目可(ke)大(da)可(ke)小、周(zhou)期很(hen)長，因(yin)此這種類型(xing)的項(xiang)目很(hen)大(da)程度上取決(jue)于(yu)資本的投入。
