文︱郭紫文
圖︱Semtech
作為感知交互的橋梁，無線通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中扮演著非常重要的角色。與藍(lán)牙、Wi-Fi等短距離無線局域網(wǎng)技術(shù)相比，LoRa等低功耗無線廣域網(wǎng)（LPWAN）技術(shù)著重于遠(yuǎn)距離、低帶寬、低功耗、大量連接需求的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景。憑借自組、安全、可控的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，LoRa在全球范圍內(nèi)的部署持續(xù)擴(kuò)大，商業(yè)落地進(jìn)程也不斷加速，逐漸成為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的主流技術(shù)之一。
聚焦LoRa技術(shù)，Semtech（升特半導(dǎo)體）已經(jīng)發(fā)布了諸多產(chǎn)品和解決方案，覆蓋了物流資產(chǎn)管理、智能表計(jì)、智能樓宇、智慧工廠、智慧農(nóng)業(yè)等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。以LoRa EdgeTM產(chǎn)品系列為例，LR1110芯片組以LoRa技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合LoRa CloudTM地理定位及設(shè)備管理服務(wù)，顯著降低了物聯(lián)網(wǎng)定位和監(jiān)測(cè)的成本和復(fù)雜性。
在LR1110的基礎(chǔ)上，Semtech實(shí)現(xiàn)了對(duì)LoRa EdgeTM地理定位平臺(tái)的再次擴(kuò)展。全新LoRa EdgeTM LR1120芯片組具備多頻段能力，支持物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)直接衛(wèi)星通信，為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)填補(bǔ)了連接空白。
新增2.4GHz與衛(wèi)星通信S頻段
與LoRa Edge LR1110相比，LR1120增加了2.4GHz頻段與衛(wèi)星通信S頻段，同時(shí)具備低功耗、覆蓋范圍大、帶寬大等優(yōu)勢(shì)，還支持云服務(wù)端解析。據(jù)Semtech中國(guó)區(qū)LoRa市場(chǎng)戰(zhàn)略總監(jiān)甘泉介紹，在2.4GHz頻段范圍內(nèi)，LR1120不僅可支持正常的FSK調(diào)制，還支持LoRa 2.4GHz頻段調(diào)制；在衛(wèi)星通信S頻段，該芯片組則可支持1.9GHz到2.2GHz頻段范圍，其中部分頻段可專門用于衛(wèi)星通信。與此同時(shí)，LR1120還保留了Sub-GHz頻段，以及低功耗Wi-Fi與GNSS掃描定位功能。
從框圖來看，LR1110由加密引擎、Sub-GHz頻段的LoRa收發(fā)器，以及Wi-Fi無源掃描與GNSS全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接口組成。衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)送至LoRa CloudTM云服務(wù)器，并通過云服務(wù)器解調(diào)為地理定位數(shù)據(jù)。而對(duì)于LR1120而言，增加了兩個(gè)通信頻段，意味著增加了兩個(gè)收發(fā)器。與前者相比，LR1120不僅可通過Sub-GHz頻段LoRa收發(fā)數(shù)據(jù)，還可以通過2.4GHz與衛(wèi)星通信S頻段進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，整體系統(tǒng)的可擴(kuò)展性大幅度提升。
沿用LR1110的整體電路設(shè)計(jì)，LR1120芯片組在引腳數(shù)量與芯片外觀上都與前代一致，其功耗與定位精度也沒有變化。兩者主要的差異點(diǎn)在于，LR1120將Wi-Fi功能引腳及其射頻與基帶電路進(jìn)行了整體復(fù)用。因此，在Wi-Fi功能引腳上，又能分時(shí)實(shí)現(xiàn)2.4GHz和衛(wèi)星通信的數(shù)據(jù)收發(fā)。
區(qū)域地面與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)全面融合
據(jù)估計(jì)，地面網(wǎng)絡(luò)連接僅覆蓋全球地表面積的10%，而對(duì)于這些覆蓋區(qū)域內(nèi)的不同國(guó)家與地區(qū)，Sub-GHz的頻段也是各不相同的。因此，Sub-GHz的LoRa頻段并不具備全球范圍內(nèi)的普適性。與之相對(duì)，2.4GHz與衛(wèi)星通信S頻段則在全球各地區(qū)都擁有一致的頻段，可以實(shí)現(xiàn)全球范圍的無縫連接。
“頻率越高，波長(zhǎng)越短，傳輸遠(yuǎn)距離能力越弱。”甘泉表示，若想實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的通信距離與更大的覆蓋范圍時(shí)，Sub-GHz頻段更具優(yōu)勢(shì)；而若要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)響應(yīng)、快速傳輸及控制，則應(yīng)選擇2.4GHz頻段范圍；若要實(shí)現(xiàn)全球無死角的物聯(lián)網(wǎng)覆蓋，則建議使用衛(wèi)星通信技術(shù)。“用戶可根據(jù)不同場(chǎng)景、不同應(yīng)用的實(shí)際需求，選擇不同頻段應(yīng)用，或?qū)⑦@些不同頻段的無線通信技術(shù)組合起來。”
通過三種技術(shù)的有機(jī)組合，能夠全面覆蓋各種不同場(chǎng)景的應(yīng)用，同時(shí)最大程度上降低了整體功耗與成本，提高了系統(tǒng)效率。未來，區(qū)域地面與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)融合逐漸成為無線通信技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。
構(gòu)建全球無縫通信
數(shù)字經(jīng)濟(jì)盛行，終端設(shè)備的智能交互需求不斷攀升，物聯(lián)網(wǎng)正加速向各行業(yè)滲透，設(shè)備連接數(shù)井噴式增長(zhǎng)。此次LoRa技術(shù)的升級(jí)，有助于突破傳統(tǒng)Sub-GHz頻段的區(qū)域性，真正實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的無縫互連。憑借全球范圍的普適性，2.4GHz頻段與衛(wèi)星通信S頻段成為構(gòu)建全球無縫通信的關(guān)鍵。
