近年來，物聯網開始從示范項目步入到了商業化項目階段，不少物聯網項目已經是真正的商業需求在驅動了。我們可以從物聯網技術的部署情況來窺見一二，據Semtech透露，截止到2021年12月，全球已經部署了270多萬個基于LoRa的網關，2.25億個基于LoRa的終端節點，LoRa或LoRaWAN的部署覆蓋了171個國家和地區。
從應用方面來看，LoRa應用已經在智慧園區及樓宇、表計、消防安防、智慧農業、工業控制、物流及資產追蹤、環境節能，以及健康醫療等領域有廣泛的應用。尤其是2021年，在國內的電網、消防安防、智慧工廠、智慧樓宇、智慧農業等垂直市場呈現了倍速的增長。
產品方面，Semtech在2020年推出了LoRa Edge?超低功耗定位平臺和配套的LR1110芯片組，該芯片組可以軟件設置定義。據其官方介紹，LR1110是一套地理定位解決方案，其特色是低功耗Wi-Fi和GNSS掃描功能，結合簡單易用且經濟高效的LoRa Cloud?地理定位以及設備管理服務，可顯著降低采用物聯網來定位和監測資產的成本和復雜性。
在LR1110推出兩年后，Semtech近期發布了(le)其新(xin)一代(dai)LR1120芯片(pian)組。新(xin)的(de)LR1120增加了(le)2.4GHz頻(pin)段(duan)(duan)和用于衛星通(tong)信(xin)S頻(pin)段(duan)(duan)的(de)收發通(tong)信(xin)功能(neng)。
LR1120的主要特點
LR1120是LoRa Edge地理定位平臺的一部分，支持全球部署。據Semtech中國區LoRa市場戰略總監甘泉介紹，LR1120的核心優勢有：首先，最大的特點是可以支持地面和衛星通信網絡；其次，它具有LoRa技術超低功耗的特點，擁有長達數年的電池壽命，而且與傳統的定位技術不同，LR1120的定位是在云端進行解析的；三是LR1120同樣具有覆蓋距離更遠、帶寬更大、非常適合物聯網應用等優勢。
與其上一代產(chan)品(pin)LR1110對(dui)比來看，LR1120增(zeng)加(jia)了(le)2.4GHz和(he)用(yong)于衛星(xing)通信的(de)(de)(de)(de)授權S頻(pin)(pin)段。甘泉解釋說，增(zeng)加(jia)了(le)2.4GHz頻(pin)(pin)段，也就是支持2.4GHz頻(pin)(pin)段的(de)(de)(de)(de)LoRa調制(zhi)和(he)FSK調制(zhi)；同時加(jia)入了(le)衛星(xing)通信的(de)(de)(de)(de)S頻(pin)(pin)段后，可以覆蓋從1.9GHz到(dao)2.2GHz的(de)(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率。此外(wai)，LR1120還保留(liu)了(le)常見的(de)(de)(de)(de) Sub-GHz LoRa頻(pin)(pin)段，以及(ji)(ji)LR1110的(de)(de)(de)(de)GNSS掃描以及(ji)(ji)Wi-Fi掃描這兩個特有的(de)(de)(de)(de)低(di)功耗定位技術(shu)。
甘泉特別強調，LR1120最主(zhu)要的(de)升級體現在收(shou)發技(ji)術上(shang)，比(bi)如說LR1110只有(you)Sub-GHz一種收(shou)發通信(xin)技(ji)術，而LR1120則(ze)增加了衛(wei)星通信(xin)S頻(pin)段和2.4GHz兩種收(shou)發通信(xin)技(ji)術。
好處(chu)是，如(ru)果用(yong)芯片(pian)做成一(yi)個模(mo)組(zu)或產品，用(yong)于(yu)接收衛星(xing)數據(ju)，收到衛星(xing)或者(zhe)Wi-Fi數據(ju)后，原來的LR1110只能(neng)通過LoRa Sub-GHz一(yi)種方式傳輸(shu)到后臺，而LR1120可(ke)以(yi)提(ti)供更多的傳輸(shu)手段，它既可(ke)以(yi)使用(yong)2.4GHz的無線(xian)通道把數據(ju)傳出去，也可(ke)以(yi)通過S頻段傳出去。此外，還能(neng)通過LR1120接收來自于(yu)LoRa Sub-GHz、衛星(xing)和 2.4GHz的數據(ju)，相當于(yu)從原先的單個收發(fa)機(ji)升級成了(le)三組(zu)收發(fa)機(ji)，系統(tong)也擁有了(le)更高的擴展(zhan)性。
雖然(ran)增(zeng)加了兩種傳輸方(fang)式，但是(shi)LR1120與LR1110在尺寸和(he)引腳方(fang)面都是(shi)完(wan)全(quan)(quan)一樣的(de)，而且完(wan)全(quan)(quan)兼容，也就(jiu)是(shi)說，如果原來開(kai)發的(de)方(fang)案是(shi)基于(yu)LR1110開(kai)發的(de)，可(ke)以直接使(shi)用(yong)LR1120來進行替換，而無需(xu)做任(ren)何(he)更改。不過(guo)，如果用(yong)LR1110來替換基于(yu)LR1120開(kai)發的(de)方(fang)案的(de)話，就(jiu)無法(fa)實現2.4GHz和(he)衛星通信功能了。
談(tan)到為何(he)增加這兩種(zhong)收發通(tong)(tong)(tong)信技(ji)術，甘泉的(de)(de)(de)解釋是(shi)，首先，Sub-GHz和2.4GHz是(shi)不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)。Sub-GHz的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)(pin)段(duan)在(zai)全(quan)(quan)球各(ge)個區域(yu)的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)(pin)率和頻(pin)(pin)(pin)點規范(fan)不(bu)(bu)同。而(er)2.4GHz的(de)(de)(de)LoRa在(zai)全(quan)(quan)球的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)(pin)段(duan)是(shi)完全(quan)(quan)一(yi)樣(yang)的(de)(de)(de)。所以，如果(guo)有(you)一(yi)個可在(zai)全(quan)(quan)球使用(yong)的(de)(de)(de)2.4GHz LoRa器件，那(nei)它在(zai)全(quan)(quan)球各(ge)個領域(yu)的(de)(de)(de)應用(yong)也(ye)都是(shi)一(yi)樣(yang)的(de)(de)(de)，比如使用(yong)2.4GHz頻(pin)(pin)(pin)段(duan)的(de)(de)(de)追蹤(zong)器可在(zai)全(quan)(quan)球范(fan)圍(wei)內使用(yong)。同時，衛星頻(pin)(pin)(pin)段(duan)也(ye)可以全(quan)(quan)球通(tong)(tong)(tong)用(yong)，只(zhi)要設備是(shi)在(zai)全(quan)(quan)球任何(he)一(yi)個被衛星覆蓋的(de)(de)(de)地方(fang)，就可以與衛星進行通(tong)(tong)(tong)信。因此(ci)，LR1120芯片就具有(you)完全(quan)(quan)的(de)(de)(de)互操作性。
如何體現多種無線通信技術的優勢？
與(yu)手機(ji)(ji)通信方(fang)式(shi)類(lei)似(si)，物聯網的(de)(de)(de)無線通信在不同國家和地(di)區也有不同的(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)頻段。但(dan)物聯網設(she)備與(yu)手機(ji)(ji)的(de)(de)(de)區別，在于手機(ji)(ji)的(de)(de)(de)協(xie)議(yi)規(gui)范(fan)中規(gui)定了蜂窩網絡的(de)(de)(de)入網方(fang)式(shi)，且(qie)協(xie)議(yi)較為復(fu)雜。而LoRa的(de)(de)(de)組網協(xie)議(yi)相(xiang)對(dui)簡(jian)單，且(qie)應用中一(yi)般(ban)根據(ju)當地(di)的(de)(de)(de)無線電規(gui)范(fan)和項目(mu)需求設(she)置工(gong)作(zuo)頻點(dian)，常見的(de)(de)(de)LoRaWAN協(xie)議(yi)中使用8路上行信道。
雖然(ran)LoRa的(de)Sub-GHz芯(xin)片的(de)頻(pin)段支持150MHz到(dao)960MHz頻(pin)段，在(zai)(zai)一(yi)(yi)般的(de)應用中，客戶(hu)會根據當地的(de)無線電規(gui)范設計(ji)對(dui)應頻(pin)率(lv)(lv)的(de)電路，但是(shi)一(yi)(yi)旦設定好了之后(hou)，就(jiu)只(zhi)(zhi)能在(zai)(zai)固(gu)定的(de)工(gong)(gong)作(zuo)頻(pin)段工(gong)(gong)作(zuo)。也就(jiu)是(shi)說，Sub-GHz只(zhi)(zhi)能在(zai)(zai)一(yi)(yi)個國(guo)家或特定區域內工(gong)(gong)作(zuo)，一(yi)(yi)旦到(dao)其他(ta)區域，就(jiu)需要對(dui)頻(pin)率(lv)(lv)進行調整，即其無法在(zai)(zai)全(quan)球范圍內實(shi)(shi)現全(quan)覆蓋部署。同(tong)時，在(zai)(zai)沙漠、海洋和高空等沒有(you)網關和基站的(de)區域中，如果想(xiang)實(shi)(shi)現物聯網無縫覆蓋，就(jiu)只(zhi)(zhi)能使用衛星通信技術。
“現(xian)在的(de)衛(wei)(wei)星技術(shu)頻(pin)(pin)段(duan)(duan)包括衛(wei)(wei)星通信S頻(pin)(pin)段(duan)(duan)和Sub-GHz ISM頻(pin)(pin)段(duan)(duan)。1.9~2.2 GHz是專用(yong)的(de)衛(wei)(wei)星頻(pin)(pin)段(duan)(duan)，在LR1120芯(xin)片發(fa)布之前，LoRa在近(jin)地衛(wei)(wei)星的(de)應用(yong)只能采用(yong)Sub-GHz的(de)ISM頻(pin)(pin)段(duan)(duan)，缺點是會受到較(jiao)大的(de)干擾(rao)。”甘泉(quan)對<電子發(fa)燒友網>表示，LoRa的(de)衛(wei)(wei)星通信具備“全球無死角”的(de)能力(li)，其缺點是現(xian)在的(de)衛(wei)(wei)星覆蓋(gai)不(bu)夠多，且(qie)實時性較(jiao)差(cha)。
如果LoRa Sub-GHz在某個特(te)定(ding)區(qu)域實(shi)(shi)現(xian)了高覆蓋(gai)率，那么(me)這個時候就可以使用Sub-GHz進行(xing)通信(xin)。而當需要(yao)對在不同國家航行(xing)的海運設備進行(xing)實(shi)(shi)時追(zhui)蹤時，使用2.4GHz的頻率進行(xing)追(zhui)蹤和通信(xin)則更(geng)加合適(shi)。
在(zai)衛(wei)(wei)星(xing)通(tong)訊(xun)方(fang)面，通(tong)常來說，LoRa通(tong)信使(shi)用(yong)的(de)是近地衛(wei)(wei)星(xing)，它的(de)距離(li)大概是200~1500千(qian)米。LoRa可以在(zai)這一(yi)范圍內進行(xing)長距離(li)傳(chuan)(chuan)輸(shu)。在(zai)實際的(de)場景中，LoRa終端上(shang)傳(chuan)(chuan)到衛(wei)(wei)星(xing)的(de)過程并不需要(yao)特別大的(de)天線(xian)和功(gong)率。只要(yao)將傳(chuan)(chuan)統的(de)LoRa傳(chuan)(chuan)感(gan)器放置在(zai)露(lu)天場景中，就(jiu)可以跟近地衛(wei)(wei)星(xing)進行(xing)通(tong)訊(xun)。如(ru)果使(shi)用(yong)S頻段，則(ze)可以有(you)更好(hao)(hao)的(de)頻段資源，受到的(de)干擾更小(xiao)，傳(chuan)(chuan)輸(shu)的(de)效果也會更好(hao)(hao)。
在(zai)(zai)LoRa芯片(pian)支持S頻(pin)段之前， LoRa設備在(zai)(zai)國內外已(yi)經被部署在(zai)(zai)很(hen)多(duo)近(jin)(jin)地衛(wei)星(xing)通信的(de)場景中，但是現階段這種方(fang)式存在(zai)(zai)一定的(de)局限(xian)性：首先，LoRa只有等到近(jin)(jin)地衛(wei)星(xing)在(zai)(zai)其上方(fang)通過(guo)時(shi)才能上傳(chuan)數據。如果近(jin)(jin)地衛(wei)星(xing)的(de)數量不夠(gou)多(duo)，LoRa設備則無法持續上傳(chuan)。其次(ci)，如果使(shi)用的(de)是 ISM頻(pin)段，衛(wei)星(xing)會受到很(hen)多(duo)干擾。“而(er)S頻(pin)段的(de)使(shi)用則可以有效解決ISM頻(pin)段干擾的(de)問題，更多(duo)高(gao)質(zhi)量的(de)解決方(fang)案也應運而(er)生。” 甘泉補充道。
甘(gan)泉總結(jie)道，LR1120集(ji)成(cheng)了通(tong)信S頻(pin)段、Sub-GHz以及2.4GHz頻(pin)段，可以有效(xiao)覆蓋(gai)制造、分銷(xiao)、航(hang)運/海(hai)運、海(hai)關、入庫、陸地運輸(shu)和抵達客(ke)戶等各(ge)個環(huan)節，并且實(shi)現(xian)高效(xiao)率、低(di)功(gong)耗和低(di)成(cheng)本。同時，因為整套的網絡(luo)都(dou)通(tong)過同一個芯片支(zhi)持(chi)，實(shi)現(xian)所(suo)有的功(gong)能不會增加成(cheng)本。
不同無線連接方式的選擇
LR1120具有多種無線連接方式，那么(me)在具體的(de)應用案(an)例中該(gai)如何(he)選擇呢？甘(gan)泉的(de)建議是，由(you)于Sub-GHz和2.4GHz的(de)LoRa工(gong)作的(de)主頻(pin)(pin)率(lv)不(bu)一樣(yang)，而頻(pin)(pin)率(lv)越高，波(bo)長(chang)越短，繞(rao)射能(neng)力或者遠距離傳(chuan)輸的(de)能(neng)力就會越弱，因此(ci)想要傳(chuan)得更(geng)遠、覆蓋范圍更(geng)大(da)，傳(chuan)輸的(de)數(shu)據(ju)量較少的(de)時候，就需(xu)要選擇Sub-GHz的(de)LoRa。
而如果在實(shi)際應用中，需要(yao)實(shi)現實(shi)時響應、快速(su)傳感，以及快速(su)控制的時候(hou)，他建議使(shi)用2.4GHz的LoRa。
最主要的(de)(de)還(huan)是要看實(shi)際應(ying)用(yong)，甘(gan)泉舉例說，目(mu)前，部(bu)分智慧(hui)工(gong)廠會選擇同時使用(yong)兩種LoRa頻段。對于工(gong)廠內大范圍(wei)覆蓋的(de)(de)傳感(gan)器，如溫感(gan)、濕(shi)度控制(zhi)等，可以選擇Sub-GHz來(lai)進行傳輸。而(er)對于機器自動化生產等需要快速控制(zhi)和感(gan)應(ying)的(de)(de)場景，比較適合用(yong)2.4GHz的(de)(de)LoRa來(lai)進行傳輸。
而工(gong)廠內定(ding)位、物(wu)流(liu)管理解(jie)決方案都可(ke)以(yi)使用LR1120芯片，因為它既可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)(xian)遠距離(li)、低數(shu)據量的(de)、抗干擾性強的(de)Sub-GHz數(shu)據傳(chuan)輸，又可(ke)以(yi)使用相對中(zhong)距離(li)的(de)2.4G的(de)LoRa來控(kong)制、管理實(shi)時數(shu)據。同(tong)時，LR1120芯片內的(de)Wi-Fi和(he)GNSS定(ding)位也可(ke)實(shi)現(xian)(xian)一些傳(chuan)輸，整體功能可(ke)以(yi)說是非常強大。
當然，在實際應用(yong)中，并不一定需要(yao)同(tong)時使用(yong)LR1120芯(xin)片的(de)(de)所有(you)功(gong)能。客戶可以根據(ju)實際需求來(lai)進行不同(tong)的(de)(de)組(zu)合(he)(he)，例(li)如Sub-GHz和2.4GHz的(de)(de)組(zu)合(he)(he)， Wi-Fi和2.4GHz的(de)(de)組(zu)合(he)(he)，或是Sub-GHz和GNSS的(de)(de)組(zu)合(he)(he)。
