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LoRa® 集成LR-FHSS功能,支持卫星通讯与密集部署

2022/3/21 18:20:08   电源在线网
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  Semtech的LoRa平台增加对LR-FHSS的支持后,不仅有助于其为偏远地区提供具有更高性价比、无处不在的连接服务,更标志其向在人口稠密地区实现大规模物联网部署迈出了重要一步,将进一步推动LoRa面向智慧工业、智慧园区等领域的应用创新。

  据估计,地面网络连接仅覆盖了全球约10%的地表面积,世界上仍有许多地方没有运营商网络信号覆盖,也无法建立基站。而卫星物联网通过在物联网设备与卫星之间实现直接通信,有助于填补上述连接空白。LoRa®凭借远距离的优势,在创立之初就受到卫星通讯领域的关注,在国内外都已有相关卫星通信应用落地。

  此前,LoRa Alliance®(LoRa联盟)宣布LoRaWAN®协议支持LR-FHSS(长距离-跳频扩频,Long Range–Frequency Hopping Spread Spectrum)功能。目前Semtech的LoRa芯片已经支持LR-FHSS,通过LoRa芯片与网关的软件升级,可以显著提升网络容量和抗干扰能力,实现从传感器到卫星的低功耗、可靠的直接通信。

  在卫星通讯方面,LoRa技术已经被应用于畜牧业、环境管理、森林防火以及航运等领域。Semtech的LoRa平台增加对LR-FHSS的支持后,不仅有助于其为偏远地区提供具有更高性价比、无处不在的连接服务,更标志其向在人口稠密地区实现大规模物联网部署迈出了重要一步,将进一步推动LoRa的全球部署以及面向智慧工业、智慧园区等领域的应用创新。

  LR-FHSS的两大主要特点:超大容量接入、超强抗干扰

  LR-FHSS通过ISM频段和专用频段,能够支持数以百万计的终端节点,为物联网服务提供更高的可靠性,并且它显著提高了网络容量,可以解决之前一直制约LoRaWAN发展的信道拥塞问题。此外,LR-FHSS还具有高抗干扰性,可通过提高频谱效率来缓解数据包冲突,并拥有上行链路跳频调制能力。

  在运行过程中,LR-FHSS将终端节点发送的每个数据包分解成小块(每块大约50毫秒长),并在定义的频率带宽(包括137kHz、336kHz和1.523MHz,取决于地区)上随机扩散。此外,LR-FHSS在不同频率上使用冗余物理接头,进一步提高对带内干扰源的调制稳健性。

  集成LR-FHSS,推动LoRa应用拓展

  在过去的二十多年里,Wi-Fi通过扩展可用频段(2.4GHz、5GHz和6GHz)和通道带宽(20MHz、40MHz、80MHz和160MHz),获得了指数式增长。与之类似,LR-FHSS也将在全球范围内推动LoRa部署的发展。

  LoRa凭借生态完整、远距离、抗干扰、低功耗、整体成本低(不需要额外开发硬件,自身具备卫星通讯能力)等特点,在卫星通信领域具有“天然优势”。集成LR-FHSS之后,LoRa不仅可以拓展网络容量,也将更好地支持严苛的无线电应用环境(室内深处),并且在部分地区提供增加地面连接覆盖的可能性,从而进一步拓展应用空间。

  1.支持卫星物联网服务

  LR-FHSS让卫星能够连接到全球的广大偏远地区,支持无网络覆盖区域的定位和数据传输需求。相关LoRa用例包括野生动物的追踪、海上船只集装箱定位、牧场牲畜定位、提高农作物产量的智能农业解决方案、以及用于提高供应链效率的全球分销资产跟踪等。

  例如,Semtech已于2021年宣布携手EchoStar Mobile测试集成LoRaWAN协议的卫星物联网连接服务。EchoStar Mobile是一家移动卫星服务提供商,通过融合卫星和地面网络在全欧洲提供连接服务。基于LoRa的卫星服务为市场提供更低的价格,在物流、资产追踪、运输、公用事业、农业和海事等行业将迎来发展机遇。

  2.拓展网络容量,支持更频繁的数据交换

  物流及资产追踪、智慧楼宇及园区、智能家居、智慧社区等一系列基于LoRa的新兴用例正在不断涌现。由于这些应用场景发出的信号越来越长、信号交换越来越频繁,空中的LoRa调制信号量预计将显著增加。

  LR-FHSS可以扩展网络容量并增强稳健性,并且无需更换现有的网络基础设施。新的LR-FHSS速率将同时支持在高功率和低速率下的有效载荷,使得最低数据速率的终端节点拥有了更大的信道容量。

  随着容量的增加,户外或室内LoRaWAN网络也可以增加更多的终端节点,并支持数据交换频繁的设备,如工业传感器这样数据传输频繁的设备。换言之,LR-FHSS大容量的优势,可以突破之前一直制约LoRaWAN发展的信道拥塞问题,支持在智慧工业和智慧园区等大容量场景中,开拓新的应用和方案。

  3.增强室内深度覆盖

  除了拓展网络容量之外,LR-FHSS支持在同一网络基础设施中实现更深的室内终端节点,从而提高了大型物联网项目的可扩展性。例如,LoRa是全球智能电表市场的首选技术,而增强的室内深度覆盖将进一步巩固其地位。

  智慧城市已成为全球趋势,LoRa平台集成LR-FHSS之后,将为物联网解决方案带来更为卓越的覆盖范围和性能,共建一个更智能、更安全、更可持续的世界。

  Semtech的LoRa SX1261、SX1262收发器和LoRa EdgeTM平台以及V2.1网关参考设计均已支持LR-FHSS。对于已经部署了V2.1网关的LoRaWAN网络,运营商可以通过简单的网关固件升级来启用新功能。

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