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[导读]近日,Semtech发布了全新的LoRa Edge™ LR1120芯片组,旨在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。

随着物联网的快速发展,无线通信技术不断得到升级换代。在物联网网络层的多种连接技术里,不仅需要速率和稳定性更高的5G技术,同时也需要低功耗、远距离、大连接的LPWAN技术。其中,LoRa作为一种新型的可远距离传输数据,并且具有超低能耗的网络技术正在悄然发展。

说到LoRa,这里不得不提的就是Semtech(升特半导体)的LoRa Edge™ 平台了。2020年,Semtech推出了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;而近日,Semtech又发布了全新的LoRa Edge™ LR1120芯片组,旨在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。

Semtech全新LoRa Edge™ LR1120芯片组,让互联互通无处不在

据Semtech中国区销售副总裁黄旭东介绍,作为LoRa面向物流和资产管理领域的一款最新产品,LR1120芯片组的最大特点就是可以支持物联网应用实现直接卫星通信。“上一代产品LR1110主要支持的是区域性网络覆盖,而LR1120新增了两个很重要的频段,包括2.4GHz LoRa和用于卫星通信的授权S频段。”

为了让大家全面地了解这款芯片,Semtech中国区LoRa市场战略总监甘泉对其进行了详细的介绍。

甘泉表示,LoRa Edge LR1120拥有诸多特色。“首先,这款芯片与LR1110一样,都属于LoRa Edge™ 地理定位平台的一部分,可以支持地面和卫星网络。其次,LR1120具有LoRa技术超低功耗的特点,拥有长达数年的电池寿命。与传统的定位技术不同,LR1120的定位是在云端进行解析的,并且具有覆盖距离更远、带宽更大、非常适用于物联网应用等核心优势。”

Semtech全新LoRa Edge™ LR1120芯片组,让互联互通无处不在

为了更进一步突显LR1120的特性,甘泉将其与上一代产品LR1110进行了对比。

相比LR1110,LR1120具有LoRa多频段功能(Sub-GHz、2.4GHz和用于卫星通信的授权S频段),并且融合了多种地理定位技术,比如GNSS扫描和Wi-Fi扫描这两种特有的低功耗定位技术。

如下图所示,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。

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“如果用芯片做成一个模组或产品,用于接收卫星数据,那么收到卫星或者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。”甘泉指出,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。这相当于从原先的单个收发机升级成了三组收发机,由此系统也拥有了更高的扩展性。

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“通过下面的架构框图可以看出,LR1110和LR1120在尺寸和引脚上都是完全一致的,也可以完全兼容。”甘泉补充道,如果开发完LR1110方案后再把LR1120贴上去,基本上也是可以使用的。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。

Semtech全新LoRa Edge™ LR1120芯片组,让互联互通无处不在

在谈及研发2.4GHz LoRa的原因时,甘泉表示,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,那么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。

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。

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那么,这些无线通信技术又是如何有机组合的?

据了解,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。

现在的卫星技术频段包括卫星通信S频段和Sub-GHz ISM频段,而1.9-2.2GHz是专用的卫星频段。在该芯片发布之前,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。

如果LoRa Sub-GHz在某个特定区域实现了高覆盖率,那么这时就可以使用Sub-GHz进行通信。但是,如果需要对在不同国家航行的海运设备进行实时追踪,则适合使用在全球频段完全一样的2.4GHz的频率进行追踪和通信。

因此,将这三种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。另外,由于整套的网络都通过同一个芯片支持,因此实现所有的功能并不会增加使用成本。

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我们应该知道,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。

“在LoRa芯片支持S频段之前,LoRa在国内外已经被部署在了很多近地卫星通信的场景中,但现阶段这种方式存在一定的局限性。”甘泉指出,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,S频段的使用则可以有效解决上述ISM频段干扰的问题,更多高质量的解决方案也应运而生。

随着5G网络的发展,地面物联网迎来了广阔的应用前景,而近地卫星也由此成为了各国巨头争相抢占的市场。目前,美国太空探索技术公司(SpaceX)在近地卫星轨道上运行着很多颗卫星,而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。”甘泉表示。

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总的来说,LR1120是一种可以根据应用场景灵活使用的解决方案。要知道,工作频率越高,波长就会越短,其绕射能力或者远距离传输能力也就越弱。当我们想要传得更远、覆盖更大的时候,一般都是选用Sub-GHz的LoRa。而2.4GHz LoRa的主频率要比Sub-GHz更高,有效带宽也比较高,因此它的传输能力也就更强。

“在实际应用场景中,如果我们要实现实时响应、快速传感以及快速控制,建议使用2.4GHz的LoRa。而如果我们要做一个远距离且少量数据的传感,就建议用Sub-GHz的LoRa来做传输。”甘泉如是说,LoRa Edge LR1120拥有非常多的应用场景,相信它能给我们的客户和市场带来新的发展机会。

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