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从区域覆盖到全球部署,LoRa在供应链和物流领域有新突破!

从区域覆盖到全球部署,LoRa在供应链和物流领域有新突破!

LoRa作为低功耗广域网(LPWAN)的一种长距离通信技术,在全球供应链管理、资产追踪和物流行业中发挥着越来越重要的作用,同时业界对于低功耗、具有更高连接性的地理定位设备的需求也不断增加。

2020年,Semtech发布了LoRa Edge™地理定位平台以及LR1110芯片组,目前已经具备多频段能力。2022年,Semtech发布全新LoRa Edge LR1120芯片组,支持物联网应用实现直接卫星通信,帮助供应链管理和物流行业在全球范围内部署互联互通、低功耗的地理定位设备。bPKesmc

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可全球通用且支持卫星通信频段的LoRa芯片

据介绍,LoRa Edge LR1120芯片组是LoRa面向物流和资产管理领域的一款最新产品,拥有诸多特色:bPKesmc

  • 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和北斗等全球卫星导航系统;
  • 硬件加密引擎,增强安全性。

此次芯片升级是基于怎样的研判?Semtech中国区销售副总裁黄旭东表示,LoRa是物联网通信技术。最开始Semtech主要是开发LoRa的数据传输功能,比如将温度数据回传到网关中。后来针对物联网市场中的定位需求,在LoRa的连接基础上增加了低功耗定位功能,这就是LoRa Edge LR1110。bPKesmc

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在LR1110的基础上,Semtech又进行了扩展,在LR1120中加入了卫星通信和2.4GHz全球通用频段。因为在海洋、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。这是根据客户和市场的需求,一步一步进行技术升级的。bPKesmc

当下,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。bPKesmc

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如何实现从区域覆盖到全球部署?

从技术层面来看,相比LR1110,LoRa Edge LR1120增加了卫星通信S频段和2.4GHzLoRa两个频段——卫星通信S频段,覆盖从1.9GHz到2.2GHz的频率;在2.4GHz频段,LR1120支持该频段的LoRa调制和FSK调制。同时,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。bPKesmc

LR1110芯片的组成部分包括:保证芯片安全的加密引擎;Sub-GHz频段的LoRa收发器(如常用的SX1276和SX1262芯片);Wi-Fi无源扫描接口;全球导航卫星系统(GNSS)扫描接口等。其中,卫星定位数据会通过各种协议发送到LoRa Cloud,在云端被解析成为定位数据。bPKesmc

LR1120最主要的升级体现在收发技术上。LR1110中只有Sub-GHz这一种收发通信技术,现在增加了卫星通信S频段和2.4GHz这两种收发通信技术。bPKesmc

如果用芯片做成一个模组或产品,用于接收卫星数据。收到卫星或者Wi-Fi数据后,原先的LR1110传输到后台只能通过LoRa Sub-GHz一种方式。而LR1120提供了更多的传输手段,它既可以使用2.4GHz的无线通道把数据传出去,也可以通过S频段传出去。此外,还能通过LR1120接收来自于LoRa Sub-GHz、卫星和2.4GHz的数据,相当于从原先的单个收发机升级成了三组收发机,系统也拥有了更高的扩展性。bPKesmc

至于LR1110和LR1120芯片的架构框图对比:在尺寸和引脚方面都是完全一致的,也可以完全兼容。如果开发完LR1110方案后再把LR1120贴上去,也是可以使用的。但若是将LR1110用到开发完成LR1120的设计上,则无法实现2.4GHz和卫星通信功能。bPKesmc

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所以,研发2.4GHz频段LoRa的原因是:首先,Sub-GHz和2.4GHz是不同的。Sub-GHz的频段在全球各个区域的频率和频点规范不同。而2.4GHz的LoRa在全球的频段是完全一样的。所以,如果有一个可在全球使用的2.4GHz LoRa,那它在全球各个领域的应用也都是一样的,比如使用2.4GHz频段的追踪器可在全球范围内使用。bPKesmc

同时,卫星频段也可以全球通用,只要设备是在全球任何一个被卫星覆盖的地方,就可以与卫星进行通信。因此,LR1120芯片就具有完全的互操作性。bPKesmc

基于此,多种无线通信技术进行有机组合成为可能。bPKesmc

多种无线通信技术有机组合,实现“全球无死角”

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众所周知,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。bPKesmc

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LR1120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。bPKesmc

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。但当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。bPKesmc

“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。”Semtech中国区LoRa市场战略总监甘泉展望道,“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。”bPKesmc

在卫星通讯方面,LoRa通信最常用到的是近地卫星,它的距离大概是200-1500千米。LoRa可以在这一范围内进行长距离传输。在实际的场景中,LoRa终端上传到卫星的过程并不需要特别大的天线和功率。只要将传统的LoRa传感器放置在露天场景中,就可以跟近地卫星进行通讯。如果使用S频段,则可以有更好的频段资源,受到的干扰更小,传输的效果也会更好。bPKesmc

在LoRa芯片支持S频段之前, LoRa设备在国内外已经被部署在很多近地卫星通信的场景中,但是现阶段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频段的使用则可以有效解决ISM频段干扰的问题,更多高质量的解决方案也应运而生。bPKesmc

如今,近地卫星成为热门——SpaceX目前在近地卫星轨道上运行着很多颗卫星,国内也有很多机构发射了大量的低轨近地卫星,这促使近地卫星网络形成了良好部署。它可以对地球进行全覆盖,从而应用到更多场景中。在没有网络建设的海事或自然保护区的偏远地区中,对LoRa近地卫星通信的应用需求是非常大的。随着技术的不断进步,和近地卫星行业的发展,相信今后会有大量的应用都会采用卫星通信以及LoRa芯片。bPKesmc

责编:Momoz
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Momo Zhong
国际电子商情(Electronics Supply and Manufacturing-China)助理产业分析师,专注于PCB、电子工程、移动终端、智能家居等上下游垂直领域。
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