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(zai)LR1110推出兩年后，Semtech近期(qi)發布了(le)(le)其(qi)新一代LR1120芯片組。新的(de)LR1120增加了(le)(le)2.4GHz頻段和用于衛星通(tong)信S頻段的(de)收(shou)發通(tong)信功能。
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(dai)產品(pin)LR1110對比來看，LR1120增加了(le)2.4GHz和(he)(he)用于衛(wei)星通(tong)信的(de)(de)授權(quan)S頻段(duan)(duan)。甘泉(quan)解(jie)釋說，增加了(le)2.4GHz頻段(duan)(duan)，也就是支持2.4GHz頻段(duan)(duan)的(de)(de)LoRa調(diao)制(zhi)和(he)(he)FSK調(diao)制(zhi)；同(tong)時加入了(le)衛(wei)星通(tong)信的(de)(de)S頻段(duan)(duan)后(hou)，可以(yi)(yi)覆(fu)蓋從1.9GHz到(dao)2.2GHz的(de)(de)頻率(lv)。此外，LR1120還保留(liu)了(le)常見的(de)(de) Sub-GHz LoRa頻段(duan)(duan)，以(yi)(yi)及(ji)LR1110的(de)(de)GNSS掃描(miao)以(yi)(yi)及(ji)Wi-Fi掃描(miao)這兩個特有的(de)(de)低功耗定位(wei)技(ji)術。
甘泉特別強(qiang)調，LR1120最主要的(de)升級體現在收(shou)(shou)(shou)發(fa)技(ji)(ji)術上，比如說LR1110只有Sub-GHz一(yi)種收(shou)(shou)(shou)發(fa)通(tong)信技(ji)(ji)術，而LR1120則增(zeng)加了衛星通(tong)信S頻段和2.4GHz兩種收(shou)(shou)(shou)發(fa)通(tong)信技(ji)(ji)術。
好處是，如果用(yong)芯片(pian)做(zuo)成(cheng)一個(ge)模組(zu)或產品，用(yong)于接收衛星數據(ju)，收到衛星或者Wi-Fi數據(ju)后，原(yuan)來的(de)(de)LR1110只能通(tong)(tong)過(guo)(guo)LoRa Sub-GHz一種(zhong)方式(shi)傳(chuan)輸到后臺，而LR1120可(ke)以提(ti)供更(geng)多的(de)(de)傳(chuan)輸手段，它既可(ke)以使用(yong)2.4GHz的(de)(de)無線通(tong)(tong)道把數據(ju)傳(chuan)出去，也(ye)可(ke)以通(tong)(tong)過(guo)(guo)S頻段傳(chuan)出去。此外(wai)，還能通(tong)(tong)過(guo)(guo)LR1120接收來自于LoRa Sub-GHz、衛星和 2.4GHz的(de)(de)數據(ju)，相當(dang)于從原(yuan)先的(de)(de)單個(ge)收發機升級成(cheng)了三組(zu)收發機，系統也(ye)擁有(you)了更(geng)高的(de)(de)擴展性。
雖然增加了兩種傳輸方(fang)(fang)式，但是LR1120與LR1110在尺寸和(he)引腳方(fang)(fang)面都是完全一樣(yang)的(de)(de)，而且完全兼容，也就(jiu)是說，如果原來(lai)開(kai)發(fa)的(de)(de)方(fang)(fang)案(an)是基于LR1110開(kai)發(fa)的(de)(de)，可以直接使用LR1120來(lai)進行替換(huan)，而無需做(zuo)任何更改(gai)。不過，如果用LR1110來(lai)替換(huan)基于LR1120開(kai)發(fa)的(de)(de)方(fang)(fang)案(an)的(de)(de)話，就(jiu)無法(fa)實現(xian)2.4GHz和(he)衛星通(tong)信(xin)功能了。
談到為何(he)增加這兩種(zhong)收(shou)發通(tong)信技術，甘泉的(de)(de)解(jie)釋是，首先(xian)，Sub-GHz和(he)2.4GHz是不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)。Sub-GHz的(de)(de)頻(pin)段在(zai)(zai)全(quan)(quan)球(qiu)各個(ge)區域(yu)的(de)(de)頻(pin)率和(he)頻(pin)點規范(fan)(fan)不(bu)同(tong)(tong)。而2.4GHz的(de)(de)LoRa在(zai)(zai)全(quan)(quan)球(qiu)的(de)(de)頻(pin)段是完全(quan)(quan)一(yi)樣的(de)(de)。所以，如果有(you)一(yi)個(ge)可(ke)(ke)在(zai)(zai)全(quan)(quan)球(qiu)使用(yong)(yong)的(de)(de)2.4GHz LoRa器件，那它(ta)在(zai)(zai)全(quan)(quan)球(qiu)各個(ge)領域(yu)的(de)(de)應用(yong)(yong)也(ye)都是一(yi)樣的(de)(de)，比(bi)如使用(yong)(yong)2.4GHz頻(pin)段的(de)(de)追(zhui)蹤(zong)器可(ke)(ke)在(zai)(zai)全(quan)(quan)球(qiu)范(fan)(fan)圍內使用(yong)(yong)。同(tong)(tong)時，衛(wei)星頻(pin)段也(ye)可(ke)(ke)以全(quan)(quan)球(qiu)通(tong)用(yong)(yong)，只要設備是在(zai)(zai)全(quan)(quan)球(qiu)任何(he)一(yi)個(ge)被衛(wei)星覆蓋的(de)(de)地方，就可(ke)(ke)以與衛(wei)星進行通(tong)信。因此，LR1120芯片就具有(you)完全(quan)(quan)的(de)(de)互操作性。
如何體現多種無線通信技術的優勢？
與(yu)(yu)手(shou)(shou)機(ji)通信方(fang)式類似，物聯網(wang)的(de)無(wu)線通信在不(bu)同國家和地區也有不(bu)同的(de)工作頻(pin)段。但物聯網(wang)設(she)備與(yu)(yu)手(shou)(shou)機(ji)的(de)區別，在于手(shou)(shou)機(ji)的(de)協(xie)(xie)議規(gui)范中(zhong)規(gui)定了蜂窩網(wang)絡的(de)入網(wang)方(fang)式，且協(xie)(xie)議較為(wei)復(fu)雜。而(er)LoRa的(de)組網(wang)協(xie)(xie)議相對簡單，且應用(yong)中(zhong)一般(ban)根據當地的(de)無(wu)線電(dian)規(gui)范和項(xiang)目需求設(she)置工作頻(pin)點，常見的(de)LoRaWAN協(xie)(xie)議中(zhong)使用(yong)8路上行信道。
雖然LoRa的Sub-GHz芯(xin)片(pian)的頻段(duan)支持(chi)150MHz到(dao)960MHz頻段(duan)，在(zai)一(yi)般的應(ying)用(yong)中(zhong)，客戶會(hui)根(gen)據(ju)當地的無線電規(gui)范設計對(dui)應(ying)頻率的電路，但是一(yi)旦設定好(hao)了之后，就(jiu)(jiu)只能在(zai)固定的工作(zuo)頻段(duan)工作(zuo)。也(ye)就(jiu)(jiu)是說，Sub-GHz只能在(zai)一(yi)個國家或特(te)定區域(yu)內工作(zuo)，一(yi)旦到(dao)其他區域(yu)，就(jiu)(jiu)需(xu)要對(dui)頻率進行調整，即其無法在(zai)全(quan)球范圍內實現(xian)全(quan)覆(fu)蓋部署。同時，在(zai)沙漠、海洋和高(gao)空等(deng)沒(mei)有網(wang)關(guan)和基站的區域(yu)中(zhong)，如果(guo)想實現(xian)物聯網(wang)無縫(feng)覆(fu)蓋，就(jiu)(jiu)只能使(shi)用(yong)衛星(xing)通(tong)信技術。
“現(xian)(xian)在(zai)的(de)(de)(de)衛(wei)(wei)星技術頻(pin)(pin)段(duan)(duan)包括(kuo)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)(de)(de)衛(wei)(wei)星頻(pin)(pin)段(duan)(duan)，在(zai)LR1120芯片發布(bu)之前，LoRa在(zai)近地衛(wei)(wei)星的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)只(zhi)能采(cai)用(yong)Sub-GHz的(de)(de)(de)ISM頻(pin)(pin)段(duan)(duan)，缺點是會受到較大的(de)(de)(de)干擾。”甘泉對<電子發燒友網>表示，LoRa的(de)(de)(de)衛(wei)(wei)星通信具備“全球(qiu)無死角(jiao)”的(de)(de)(de)能力，其缺點是現(xian)(xian)在(zai)的(de)(de)(de)衛(wei)(wei)星覆蓋(gai)不夠多，且實時性較差。
如(ru)果(guo)LoRa Sub-GHz在某個特定區(qu)域實(shi)(shi)現了高覆蓋率(lv)(lv)，那(nei)么(me)這個時(shi)候就可以使(shi)(shi)用Sub-GHz進行(xing)(xing)通(tong)信。而當需要對在不同國家航行(xing)(xing)的(de)海運設備進行(xing)(xing)實(shi)(shi)時(shi)追蹤時(shi)，使(shi)(shi)用2.4GHz的(de)頻率(lv)(lv)進行(xing)(xing)追蹤和通(tong)信則更加合適。
在(zai)衛(wei)星通(tong)訊(xun)方面，通(tong)常(chang)來(lai)說，LoRa通(tong)信使用(yong)的(de)是近地衛(wei)星，它的(de)距離(li)大概是200~1500千米(mi)。LoRa可以(yi)(yi)在(zai)這一范圍內(nei)進(jin)行長(chang)距離(li)傳(chuan)輸。在(zai)實際的(de)場景中，LoRa終端上(shang)傳(chuan)到衛(wei)星的(de)過程并不需要(yao)特別大的(de)天(tian)線和功率(lv)。只要(yao)將傳(chuan)統的(de)LoRa傳(chuan)感器放置在(zai)露(lu)天(tian)場景中，就(jiu)可以(yi)(yi)跟(gen)近地衛(wei)星進(jin)行通(tong)訊(xun)。如(ru)果使用(yong)S頻(pin)段，則可以(yi)(yi)有更(geng)好(hao)的(de)頻(pin)段資源，受(shou)到的(de)干擾更(geng)小(xiao)，傳(chuan)輸的(de)效果也(ye)會更(geng)好(hao)。
在(zai)(zai)(zai)LoRa芯片(pian)支(zhi)持S頻(pin)(pin)(pin)段(duan)之前， LoRa設備在(zai)(zai)(zai)國內(nei)外已(yi)經被部署在(zai)(zai)(zai)很多近地衛星(xing)通(tong)信的(de)(de)(de)場景(jing)中，但是現階段(duan)這種方(fang)式存在(zai)(zai)(zai)一定的(de)(de)(de)局限性：首先(xian)，LoRa只有等到(dao)近地衛星(xing)在(zai)(zai)(zai)其上(shang)方(fang)通(tong)過時才能上(shang)傳數據。如果近地衛星(xing)的(de)(de)(de)數量不夠多，LoRa設備則無法持續上(shang)傳。其次，如果使(shi)用的(de)(de)(de)是 ISM頻(pin)(pin)(pin)段(duan)，衛星(xing)會受(shou)到(dao)很多干擾(rao)。“而(er)S頻(pin)(pin)(pin)段(duan)的(de)(de)(de)使(shi)用則可(ke)以(yi)有效解(jie)決(jue)ISM頻(pin)(pin)(pin)段(duan)干擾(rao)的(de)(de)(de)問題，更(geng)多高質量的(de)(de)(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)也應運而(er)生。” 甘泉(quan)補充道。
甘泉總(zong)結道，LR1120集成了通信S頻(pin)段、Sub-GHz以及2.4GHz頻(pin)段，可以有(you)(you)效覆蓋制造(zao)、分銷、航運/海(hai)運、海(hai)關、入庫、陸地運輸和(he)抵(di)達(da)客戶等各個環節，并(bing)且(qie)實(shi)現高效率、低(di)功耗和(he)低(di)成本。同(tong)時(shi)，因為整套的網絡都通過(guo)同(tong)一個芯片支持，實(shi)現所有(you)(you)的功能不會增加(jia)成本。
不同無線連接方式的選擇
LR1120具有多種(zhong)無線連接方式，那么在具體的(de)(de)應用案例中該(gai)如何選擇(ze)呢？甘泉的(de)(de)建議(yi)是，由(you)于Sub-GHz和2.4GHz的(de)(de)LoRa工(gong)作的(de)(de)主(zhu)頻(pin)率(lv)(lv)不一樣，而頻(pin)率(lv)(lv)越(yue)高(gao)，波(bo)長越(yue)短，繞射能力或者遠(yuan)(yuan)距離傳(chuan)輸的(de)(de)能力就(jiu)會越(yue)弱，因此想要傳(chuan)得更遠(yuan)(yuan)、覆蓋范(fan)圍更大(da)，傳(chuan)輸的(de)(de)數據量較少的(de)(de)時候，就(jiu)需要選擇(ze)Sub-GHz的(de)(de)LoRa。
而(er)如果在實際(ji)應用中(zhong)，需要(yao)實現實時響應、快速(su)傳感(gan)，以及快速(su)控(kong)制的時候，他建議使用2.4GHz的LoRa。
最主要(yao)的(de)還(huan)是要(yao)看實際應用，甘泉(quan)舉例說(shuo)，目前，部分智慧工廠(chang)會選擇同(tong)時使用兩種LoRa頻段。對于工廠(chang)內大范圍覆蓋(gai)的(de)傳(chuan)感(gan)(gan)器，如溫感(gan)(gan)、濕(shi)度(du)控制(zhi)等，可以選擇Sub-GHz來(lai)進行傳(chuan)輸。而對于機(ji)器自動化生產等需(xu)要(yao)快速(su)控制(zhi)和感(gan)(gan)應的(de)場景(jing)，比較適合用2.4GHz的(de)LoRa來(lai)進行傳(chuan)輸。
而(er)工(gong)廠內(nei)定位(wei)、物(wu)流管(guan)理(li)解決方案都可(ke)(ke)以(yi)使用(yong)LR1120芯片，因為它既可(ke)(ke)以(yi)實現遠距離、低數(shu)據(ju)量的(de)、抗(kang)干擾性強的(de)Sub-GHz數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)，又可(ke)(ke)以(yi)使用(yong)相(xiang)對(dui)中距離的(de)2.4G的(de)LoRa來控制、管(guan)理(li)實時數(shu)據(ju)。同時，LR1120芯片內(nei)的(de)Wi-Fi和GNSS定位(wei)也可(ke)(ke)實現一些傳(chuan)輸(shu)，整體功(gong)能可(ke)(ke)以(yi)說(shuo)是非常強大(da)。
當然，在(zai)實際應用中(zhong)，并不一定需(xu)要同(tong)時使(shi)用LR1120芯(xin)片的所(suo)有功能。客戶可以(yi)根據實際需(xu)求來進行不同(tong)的組合(he)，例如Sub-GHz和(he)2.4GHz的組合(he)， Wi-Fi和(he)2.4GHz的組合(he)，或是Sub-GHz和(he)GNSS的組合(he)。
