2021下半年，英國太空初創公(gong)司SpaceLacuna首(shou)次使用荷蘭Dwingeloo的射電望遠鏡從月球上反射回LoRa信息(xi)。從數據捕獲的質量來看，這絕對是一次令人印象深刻(ke)的實驗，因為其中(zhong)一條消息(xi)甚(shen)至(zhi)包(bao)含完整的LoRaWAN?幀。
接收(shou)到的消息頻譜圖，包含調制的呼(hu)號“PI9CAM”
接收信號的延遲多普勒圖
據(ju)(ju)悉，LacunaSpace 使用一(yi)(yi)組低地(di)(di)球(qiu)軌道衛(wei)星(xing)從(cong)與Semtech 的 LoRa設備和地(di)(di)面無線(xian)射頻技(ji)術集成(cheng)的傳感器接收信息。衛(wei)星(xing)在(zai)距地(di)(di)面500 公里處每100 分(fen)鐘在(zai)地(di)(di)球(qiu)兩極上(shang)(shang)空盤旋一(yi)(yi)次(ci)。隨著地(di)(di)球(qiu)自轉，衛(wei)星(xing)覆蓋全球(qiu)。LoRaWAN由(you)衛(wei)星(xing)使用，它(ta)可(ke)以節(jie)省電(dian)池電(dian)量，并且消息會在(zai)短時間內存儲，直(zhi)到它(ta)們通過地(di)(di)面站網絡。然(ran)后將數據(ju)(ju)中繼(ji)到地(di)(di)面網絡上(shang)(shang)的應(ying)用程序，或者可(ke)以在(zai)基于Web 的應(ying)用程序上(shang)(shang)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可(ke)能性。在當時現場演(yan)示(shi)中，接收(shou)機捕捉(zhuo)到了從低軌衛(wei)星傳來的LoRa信(xin)號。
如今，利用現有的(de)低(di)功耗(hao)遠距離物聯網(wang)技術，如LoRa或NB-IoT，為全球(qiu)各地的(de)物聯網(wang)設備和在(zai)軌衛星之間提供直接通(tong)信(xin)，可(ke)以被(bei)(bei)視(shi)為低(di)功耗(hao)廣域網(wang)市(shi)場的(de)一部分。在(zai)其(qi)商業(ye)價(jia)值在(zai)被(bei)(bei)大范圍認可(ke)之前(qian)，不妨礙(ai)這(zhe)些技術成(cheng)為一個很有意思(si)的(de)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(ji)年(nian)(nian)，Semtech就開(kai)始發力LR-FHSS，并于2021年(nian)(nian)年(nian)(nian)底(di)正(zheng)式(shi)宣(xuan)布LoRa平(ping)臺(tai)增(zeng)加對LR-FHSS的(de)支持。
所謂(wei)LR-FHSS，即長距離-跳頻(pin)擴頻(pin)，英文全(quan)稱為LongRange – Frequency Hopping SpreadSpectrum。同(tong)LoRa一樣，也是一種物理層(ceng)調制技(ji)術(shu)，其性能大部(bu)分與LoRa保持(chi)一致，如靈敏度(du)、帶寬支持(chi)等。
LR-FHSS理(li)論(lun)上可支持(chi)數(shu)以百萬計的終端節點，這顯著提高了網絡(luo)容量，解(jie)決(jue)之前制(zhi)約著LoRaWAN發展的信道擁(yong)塞問(wen)題。此(ci)外，LR-FHSS還具有(you)高抗干(gan)擾性，可通過提高頻譜效率(lv)來緩解(jie)數(shu)據包沖突，并擁(yong)有(you)上行鏈路跳頻調制(zhi)能力。
集成LR-FHSS功能后，LoRa更適(shi)用于終端(duan)密集、數(shu)據(ju)包(bao)多(duo)的(de)應用場景。也因此(ci)，集成了LR-FHSS功能的(de)LoRa衛星(xing)項目具(ju)備多(duo)重(zhong)優勢(shi)：
一是，可接入(ru)十倍于LoRa網絡的(de)終端容量;
二是，傳輸距(ju)離更遠，可達600-1600km;
三是，抗干(gan)擾性更強;
四是，實(shi)現了更低的成(cheng)本(ben)，包括(kuo)管(guan)理和部署成(cheng)本(ben)(不需要額外開發硬件，自身(shen)具備衛(wei)星通訊能(neng)力)。
據(ju)悉，Semtech的(de)(de)LoRaSX1261、SX1262收發器和(he) LoRaEdgeTM 平臺(tai)以(yi)及V2.1網(wang)(wang)關(guan)參考設計均(jun)已(yi)支持(chi)LR-FHSS。因此，在現(xian)實應(ying)用(yong)中(zhong)，通(tong)過LoRa終端與網(wang)(wang)關(guan)分(fen)別進行軟件(jian)升(sheng)(sheng)級與更換，即可先提升(sheng)(sheng)網(wang)(wang)絡容量(liang)和(he)抗(kang)干擾能力，而對于(yu)已(yi)經部署了V2.1網(wang)(wang)關(guan)的(de)(de)LoRaWAN 網(wang)(wang)絡，運營商可以(yi)通(tong)過簡單的(de)(de)網(wang)(wang)關(guan)固件(jian)升(sheng)(sheng)級來啟用(yong)新功能。
集成LR-FHSS
LoRa不斷拓展應用版圖
此前，物(wu)聯(lian)網(wang)(wang)市場研(yan)(yan)究機構BergInsight發布(bu)了一份衛星(xing)物(wu)聯(lian)網(wang)(wang)的調(diao)研(yan)(yan)報告，數據顯示，雖然受到新冠疫情的不利影(ying)響，2020年(nian)(nian)全(quan)球衛星(xing)物(wu)聯(lian)網(wang)(wang)用戶數仍(reng)然實現增長，總規(gui)模達(da)到340萬;預計未來(lai)幾(ji)年(nian)(nian)全(quan)球衛星(xing)物(wu)聯(lian)網(wang)(wang)用戶年(nian)(nian)復合年(nian)(nian)增長率將(jiang)高達(da)35.8%，在2025年(nian)(nian)將(jiang)達(da)到1570萬。
目前，全(quan)球僅(jin)有10%的(de)地區(qu)可以訪問(wen)衛(wei)(wei)星通(tong)信服務，這為(wei)衛(wei)(wei)星物聯(lian)網的(de)發展(zhan)提(ti)供(gong)了廣闊的(de)市場空間，也是低功耗衛(wei)(wei)星物聯(lian)網的(de)機會。
LR-FHSS也將(jiang)在全(quan)球(qiu)范圍內推動(dong)LoRa部(bu)署(shu)的發展(zhan)，LoRa平臺增加對LR-FHSS的支持后，不(bu)僅有助(zhu)于其(qi)為偏遠(yuan)地(di)區提供具有更(geng)高性價比、無(wu)處不(bu)在的連接服務，更(geng)標(biao)志其(qi)向在人口稠(chou)密地(di)區實(shi)現大規模(mo)物聯網部(bu)署(shu)邁出了(le)重(zhong)要一步，將(jiang)進(jin)一步推動(dong)LoRa的全(quan)球(qiu)部(bu)署(shu)以及進(jin)一步拓展(zhan)創新應(ying)用：
1、支持衛星物聯網服務
LR-FHSS讓衛星能夠連(lian)接(jie)到全(quan)球的(de)(de)(de)(de)廣(guang)大偏遠地區(qu)，支持無網(wang)絡覆蓋(gai)區(qu)域的(de)(de)(de)(de)定位(wei)和數(shu)據傳輸需求。相(xiang)關LoRa用(yong)例(li)包括(kuo)野生動物(wu)的(de)(de)(de)(de)追(zhui)蹤、海上(shang)船只集(ji)裝箱定位(wei)、牧(mu)場牲(sheng)畜定位(wei)、提高農作物(wu)產量的(de)(de)(de)(de)智(zhi)能農業解決方(fang)案、以(yi)及用(yong)于提高供應鏈效率的(de)(de)(de)(de)全(quan)球分銷(xiao)資產跟蹤等(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、智慧社區等，由(you)于這些應用場景下發(fa)出的信(xin)(xin)號(hao)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)長、信(xin)(xin)號(hao)交換越(yue)(yue)來越(yue)(yue)頻(pin)繁的原因，空中的LoRa調制信(xin)(xin)號(hao)量將顯著增加。由(you)此帶來的LoRaWAN發(fa)展的信(xin)(xin)道擁塞問(wen)題(ti)也可通過升級LoRa終端及更換網(wang)關來解(jie)決這一問(wen)題(ti)。
3、增強室內深度覆蓋
除了拓(tuo)展網(wang)絡容量之外，LR-FHSS支持在同一(yi)網(wang)絡基礎設施中實現更(geng)深的室內終端節點，從而(er)(er)提(ti)高(gao)了大型物聯(lian)網(wang)項目的可擴展性。例(li)如，LoRa是全球智(zhi)能電(dian)表市(shi)場的首選技(ji)術，而(er)(er)增強的室內覆蓋將進(jin)深度一(yi)步鞏固其地位。
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(mai)肯錫公司曾預測，天(tian)基物(wu)聯(lian)網的(de)(de)產(chan)值(zhi)在(zai)2025年可(ke)能(neng)達(da)到5600-8500億美元的(de)(de)產(chan)值(zhi)，這也許是大量(liang)企業追逐(zhu)這一市場的(de)(de)主要(yao)原因。當前，已有近幾十家廠(chang)商提出了衛星物(wu)聯(lian)網組網計劃。
從海外市場(chang)來看，衛(wei)(wei)星(xing)物聯網是物聯網市場(chang)一個創(chuang)新(xin)的(de)重(zhong)要(yao)領域。LoRa作(zuo)為低功耗衛(wei)(wei)星(xing)物聯網中(zhong)的(de)一部分，在海外市場(chang)上已經(jing)有(you)了不少應用：
2019年，Space Lacuna聯(lian)合Miromico開始對LoRa衛星物(wu)聯(lian)網(wang)(wang)項(xiang)目進(jin)行(xing)商業(ye)試驗，并(bing)于次(ci)年成(cheng)功應用到(dao)農(nong)業(ye)、環境(jing)監(jian)測或資產(chan)跟(gen)蹤當中。通過使(shi)用 LoRaWAN，電池供電的物(wu)聯(lian)網(wang)(wang)設備的使(shi)用壽命可(ke)以延長(chang)，節省(sheng)運(yun)維成(cheng)本。
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(yi)(yi)被Space X收(shou)購)已(yi)(yi)將Semtech的(de)LoRa器(qi)件集成到其連接解決方案(an)中，從(cong)而實現近地(di)軌道(dao)衛星間的(de)雙向通信(xin)。為Swarm在物流、農(nong)業、聯網(wang)汽(qi)車(che)和(he)能源等領域開(kai)辟了新(xin)的(de)物聯網(wang)(IoT)使用場景。
Inmarsat與Actility合作形(xing)成Inmarsat LoRaWAN網絡，該平臺以Inmarsat ELERA骨干網絡為(wei)基礎(chu)，為(wei)物(wu)聯(lian)網客戶(hu)提供豐富的解決方案，包(bao)括農(nong)業、電力、石(shi)油(you)和天然氣、采(cai)礦、物(wu)流(liu)等行業。
……
縱觀(guan)海外市場，不僅已有不少成(cheng)熟的應用(yong)該(gai)項目。很(hen)多企業的積極性也非常高，Omnispace、EchoStarMobile、Lunark等(deng)等(deng)眾多公司(si)都(dou)在(zai)嘗試利用(yong)LoRaWAN網絡以提供更成(cheng)本更低、容量更大、覆蓋范圍更廣的物聯網服務。
寫在最后
雖說，LoRa技術還(huan)可用于填補缺乏傳統網絡覆蓋的農村地(di)區和海洋的空白(bai)，是解決“萬物(wu)互聯”的極佳路徑(jing)。
但是從國(guo)內市場角度來看，LoRa在(zai)這(zhe)方(fang)(fang)面的(de)(de)發展仍處于起步階段。相(xiang)比(bi)(bi)(bi)海外，面臨著(zhu)更多的(de)(de)難題：需求方(fang)(fang)面，由(you)于海事衛星(xing)的(de)(de)網絡覆蓋已經(jing)非常(chang)好且數據(ju)可以雙向(xiang)傳輸，因此并不(bu)強勁;應(ying)用(yong)方(fang)(fang)面，國(guo)內仍然比(bi)(bi)(bi)較(jiao)局限，主(zhu)要盯著(zhu)集裝箱(xiang)項(xiang)(xiang)目(mu)，鑒于以上(shang)原因，國(guo)內衛星(xing)企(qi)業想要推動LR-FHSS的(de)(de)應(ying)用(yong)也比(bi)(bi)(bi)較(jiao)難;資本方(fang)(fang)面，由(you)于項(xiang)(xiang)目(mu)的(de)(de)不(bu)確(que)定比(bi)(bi)(bi)較(jiao)大(da)，項(xiang)(xiang)目(mu)可大(da)可小、周期很(hen)長，因此這(zhe)種類型(xing)的(de)(de)項(xiang)(xiang)目(mu)很(hen)大(da)程度上(shang)取決于資本的(de)(de)投入。
