一直以來,資產(chǎn)管理對不同無線技術(shù)的應(yīng)用持開放態(tài)度,包括GPS、藍牙、UWB、Wi-Fi、NB-IoT、LoRa等在內(nèi)的無線技術(shù)在不同場景中通過不同的運作模式來發(fā)揮不同的作用。一個典型的模式是,在前端通過無線技術(shù)進行數(shù)據(jù)收集,再通過無線傳輸,把數(shù)據(jù)回傳到后端云管理平臺,由平臺解析來完成資產(chǎn)定位和管理。
這一模式廣泛適用于諸如三表、消防、安防、園區(qū)管理、資產(chǎn)管理等應(yīng)用。而定位和回傳技術(shù)的差異化,體現(xiàn)出不同應(yīng)用場景的不同需求。例如,物流行業(yè)的資產(chǎn)管理,在室內(nèi)可以用Wi-Fi定位,室外用GNSS定位,而需要同時支持室內(nèi)和室外的,可以用LoRa EdgeTM ——這是Semtech推出的基于LoRa的地理定位低功耗平臺。筆者曾經(jīng)在較早前的《Semtech年度盤點》一文中詳細介紹過這一方案,以及該平臺首顆芯片LR1110。
LR1110結(jié)合LoRa CloudTM 提供了區(qū)域級的物聯(lián)網(wǎng)地理定位服務(wù)能力,不過,Semtech從一開始就把LoRa Edge定義成可以在全球范圍內(nèi)提供物流運輸和大規(guī)模資產(chǎn)管理服務(wù)的平臺。要在全球范圍內(nèi)擴展物聯(lián)網(wǎng)連接和地理定位部署,需要地面和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同才能實現(xiàn)。從區(qū)域級到全球,地理定位側(cè)沒有太大變化(如Wi-Fi+GNSS),回傳連接的普適性是核心問題。
例如,LR1110之前用Sub-GHz頻段,其頻譜干擾更少;但由于國內(nèi)對相關(guān)數(shù)據(jù)跨境流動有限制,加上全球不同地區(qū)的Sub-GHz存在不同的頻譜標(biāo)準(zhǔn),要做全域的支持,包括認證在內(nèi),成本過高。因此,在LR1110的基礎(chǔ)上,Semtech推出了最新升級版的芯片組LR1120。
據(jù)Semtech中國區(qū)LoRa市場戰(zhàn)略總監(jiān)甘泉介紹,相比LR1110,LoRa Edge LR1120增加了衛(wèi)星通信S頻段和2.4GHz LoRa兩個頻段。在2.4GHz頻段,LR1120支持該頻段的LoRa調(diào)制和FSK調(diào)制。同時,LR1120上加入了衛(wèi)星通信S頻段,覆蓋從1.9 GHz到2.2 GHz的頻率。此外,LR1120還保留了常見的 Sub-GHz LoRa頻段,以及LR1110的GNSS掃描以及Wi-Fi掃描這兩個全球功耗最低的定位技術(shù)。
Semtech在發(fā)布會中介紹了LoRa Edge LR1120的主要特點,包括:
•LoRa多頻段收發(fā)通信功能(sub-GHz、2.4GHz和用于衛(wèi)星通信的授權(quán)S頻段),以及等多種地理定位技術(shù)融合(如室外使用GNSS,在室內(nèi)及衛(wèi)星信號弱的區(qū)域使用Wi-Fi)
•LoRa Cloud地理定位求解器將計算由設(shè)備端轉(zhuǎn)移至云端,電池僅需一次部署就可以長時間使用支持GPS 和北斗定位系統(tǒng)
•硬件加密引擎,增強安全性
值得一提的是,LR1120和LR1110的引腳完全一致,并且功耗也完全相同,這意味著用戶可以100%進行方案替換實現(xiàn)升級。
單芯片多頻段提供了更高的互操作性、靈活性和擴展性,例如在工業(yè)4.0的通用場景應(yīng)用中,Sub-GHz支持數(shù)據(jù)量小、遠程傳感和偶爾連接的場景,如自動感應(yīng)和倉儲管理等;而2.4GHz則適用于數(shù)據(jù)量大、中近距離傳感和頻繁連接的場景,如狀態(tài)監(jiān)控、健康和安全等。
甘泉進一步解釋了這些特性對實際應(yīng)用的幫助。Sub-GHz只能在一個國家或特定區(qū)域內(nèi)工作,一旦到其他區(qū)域,就需要對頻率進行調(diào)整,即其無法在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)全覆蓋部署。同時,在沙漠、海洋和高空等沒有網(wǎng)關(guān)和基站的區(qū)域中,如果想實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)無縫覆蓋,就只能使用衛(wèi)星通信技術(shù)。
現(xiàn)在的衛(wèi)星技術(shù)頻段包括衛(wèi)星通信S頻段和Sub-GHz ISM頻段。1.9~2.2 GHz是專用的衛(wèi)星頻段,在該芯片發(fā)布之前,LoRa在近地衛(wèi)星的應(yīng)用只能采用Sub-GHz的ISM頻段。LoRa的衛(wèi)星通信具備“全球無死角” 的能力,其缺點是現(xiàn)在的衛(wèi)星覆蓋不夠多,且實時性較差。
如果LoRa Sub-GHz在某個特定區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了高覆蓋率,那么這個時候就可以使用Sub-GHz進行通信。但如果需要對在不同國家航行的海運設(shè)備進行實時追蹤時,則適合使用2.4GHz的頻率進行追蹤和通信。
因此,將這三個技術(shù)進行有機組合后,可以有效覆蓋制造、分銷、航運/海運、海關(guān)、入庫、陸地運輸和抵達客戶等各個環(huán)節(jié),并且實現(xiàn)高效率、低功耗和低成本。同時,因為整套的網(wǎng)絡(luò)都通過同一個芯片支持,實現(xiàn)所有的功能不會增加成本。
事實上,在LoRa芯片支持S頻段之前, LoRa在國內(nèi)外已經(jīng)被部署在了很多近地衛(wèi)星通信的場景中,但是這種方式存在一定的局限性:首先,LoRa只有等到近地衛(wèi)星在其上方通過時才能上傳數(shù)據(jù)。如果近地衛(wèi)星的數(shù)量不夠多,LoRa設(shè)備則無法持續(xù)上傳。其次,如果使用的是 ISM頻段,衛(wèi)星會受到很多干擾。而S頻段則可以有效解決上述問題,更多高質(zhì)量的解決方案也應(yīng)運而生。
Semtech中國區(qū)銷售副總裁黃旭東表示,在海洋、沙漠等沒有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的空曠區(qū)域,需要通過衛(wèi)星通信來實現(xiàn)定位功能,比如船舶在國際海運中就會用到2.4GHz頻段,在空曠的地方回傳信號時可以通過衛(wèi)星通信,從而實現(xiàn)了全球范圍的覆蓋。目前,LoRa Edge LR1120是唯一一個可以全球通用的且支持衛(wèi)星通信頻段的LoRa芯片,同時具有低功耗的優(yōu)勢。海運物流管理的市場空間廣闊,對衛(wèi)星定位的需求也很大。
LR1120的應(yīng)用場景
在LoRa中增加用于衛(wèi)星通信的S頻段,將幫助其優(yōu)化傳統(tǒng)的SCADA監(jiān)控,拓展新的應(yīng)用與市場,特別是其在偏遠地區(qū)的部署。在2021年,LoRa聯(lián)盟就發(fā)布過一個支持LR-FHSS(遠距離跳頻擴頻)功能的協(xié)議,Semtech也發(fā)布了兼容LR-FHSS的相關(guān)芯片,以更好地應(yīng)用于衛(wèi)星通信。目前,Semtech衛(wèi)星項目的客戶包括EchoStar、SpaceX (Swarm)等。