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文︱郭紫文
圖︱Semtech
作為感知交互的橋梁，無線通信技術在物聯(lián)網系統(tǒng)中扮演著非常重要的角色。與藍牙、Wi-Fi等短距離無線局域網技術相比，LoRa等低功耗無線廣域網（LPWAN）技術著重于遠距離、低帶寬、低功耗、大量連接需求的物聯(lián)網應用場景。憑借自組、安全、可控的應用優(yōu)勢，LoRa在全球范圍內的部署持續(xù)擴大，商業(yè)落地進程也不斷加速，逐漸成為物聯(lián)網領域的主流技術之一。
聚焦LoRa技術，Semtech（升特半導體）已經發(fā)布了諸多產品和解決方案，覆蓋了物流資產管理、智能表計、智能樓宇、智慧工廠、智慧農業(yè)等多個應用領域。以LoRa EdgeTM產品系列為例，LR1110芯片組以LoRa技術為基礎，結合LoRa CloudTM地理定位及設備管理服務，顯著降低了物聯(lián)網定位和監(jiān)測的成本和復雜性。
在LR1110的基礎上，Semtech實現(xiàn)了對LoRa EdgeTM地理定位平臺的再次擴展。全新LoRa EdgeTM LR1120芯片組具備多頻段能力，支持物聯(lián)網應用實現(xiàn)直接衛(wèi)星通信，為物聯(lián)網系統(tǒng)填補了連接空白。
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，同時具備低功耗、覆蓋范圍大、帶寬大等優(yōu)勢，還支持云服務端解析。據Semtech中國區(qū)LoRa市場戰(zhàn)略總監(jiān)甘泉介紹，在2.4GHz頻段范圍內，LR1120不僅可支持正常的FSK調制，還支持LoRa 2.4GHz頻段調制；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，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全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)接口組成。衛(wèi)星定位數據會發(fā)送至LoRa CloudTM云服務器，并通過云服務器解調為地理定位數據。而對于LR1120而言，增加了兩個通信頻段，意味著增加了兩個收發(fā)器。與前者相比，LR1120不僅可通過Sub-GHz頻段LoRa收發(fā)數據，還可以通過2.4GHz與衛(wèi)星通信S頻段進行數據傳輸，整體系統(tǒng)的可擴展性大幅度提升。
沿用LR1110的整體電路設計，LR1120芯片組在引腳數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。兩者主要的差異點在于，LR1120將Wi-Fi功能引腳及其射頻與基帶電路進行了整體復用。因此，在Wi-Fi功能引腳上，又能分時實現(xiàn)2.4GHz和衛(wèi)星通信的數據收發(fā)。
區(qū)域地面與衛(wèi)星網絡全面融合
據估計，地面網絡連接僅覆蓋全球地表面積的10%，而對于這些覆蓋區(qū)域內的不同國家與地區(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的普適性。與之相對，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，可以實現(xiàn)全球范圍的無縫連接。
“頻率越高，波長越短，傳輸遠距離能力越弱。”甘泉表示，若想實現(xiàn)更遠的通信距離與更大的覆蓋范圍時，Sub-GHz頻段更具優(yōu)勢；而若要實現(xiàn)實時響應、快速傳輸及控制，則應選擇2.4GHz頻段范圍；若要實現(xiàn)全球無死角的物聯(lián)網覆蓋，則建議使用衛(wèi)星通信技術。“用戶可根據不同場景、不同應用的實際需求，選擇不同頻段應用，或將這些不同頻段的無線通信技術組合起來。”
通過三種技術的有機組合，能夠全面覆蓋各種不同場景的應用，同時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)星網絡融合逐漸成為無線通信技術發(fā)展的趨勢。
構建全球無縫通信
數字經濟盛行，終端設備的智能交互需求不斷攀升，物聯(lián)網正加速向各行業(yè)滲透，設備連接數井噴式增長。此次LoRa技術的升級，有助于突破傳統(tǒng)Sub-GHz頻段的區(qū)域性，真正實現(xiàn)全球范圍內的無縫互連。憑借全球范圍的普適性，2.4GHz頻段與衛(wèi)星通信S頻段成為構建全球無縫通信的關鍵。
