多频段连接，Semtech推出可实现全球覆盖的物联网芯片LR1120

近年来，物联网开始从示范项目步入到了商业化项目阶段，不少物联网项目已经是真正的商业需求在驱动了。我们可以从物联网技术的部署情况来窥见一二，据Semtech透露，截止到2021年12月，全球已经部署了270多万个基于LoRa的网关，2.25亿个基于LoRa的终端节点，LoRa或LoRaWAN的部署覆盖了171个国家和地区。

从应用方面来看，LoRa应用已经在智慧园区及楼宇、表计、消防安防、智慧农业、工业控制、物流及资产追踪、环境节能，以及健康医疗等领域有广泛的应用。尤其是2021年，在国内的电网、消防安防、智慧工厂、智慧楼宇、智慧农业等垂直市场呈现了倍速的增长。
产品方面，Semtech在2020年推出了LoRa Edge™超低功耗定位平台和配套的LR1110芯片组，该芯片组可以软件设置定义。据其官方介绍，LR1110是一套地理定位解决方案，其特色是低功耗Wi-Fi和GNSS扫描功能，结合简单易用且经济高效的LoRa Cloud™地理定位以及设备管理服务，可显著降低采用物联网来定位和监测资产的成本和复杂性。
在LR1110推出两年后，Semtech近期发布了其新一代LR1120芯片组。新的LR1120增加了2.4GHz频段和用于卫星通信S频段的收发通信功能。

LR1120的主要特点

LR1120是LoRa Edge地理定位平台的一部分，支持全球部署。据Semtech中国区LoRa市场战略总监甘泉介绍，LR1120的核心优势有：首先，最大的特点是可以支持地面和卫星通信网络；其次，它具有LoRa技术超低功耗的特点，拥有长达数年的电池寿命，而且与传统的定位技术不同，LR1120的定位是在云端进行解析的；三是LR1120同样具有覆盖距离更远、带宽更大、非常适合物联网应用等优势。

与其上一代产品LR1110对比来看，LR1120增加了2.4GHz和用于卫星通信的授权S频段。甘泉解释说，增加了2.4GHz频段，也就是支持2.4GHz频段的LoRa调制和FSK调制；同时加入了卫星通信的S频段后，可以覆盖从1.9GHz到2.2GHz的频率。此外，LR1120还保留了常见的 Sub-GHz LoRa频段，以及LR1110的GNSS扫描以及Wi-Fi扫描这两个特有的低功耗定位技术。
甘泉特别强调，LR1120最主要的升级体现在收发技术上，比如说LR1110只有Sub-GHz一种收发通信技术，而LR1120则增加了卫星通信S频段和2.4GHz两种收发通信技术。
好处是，如果用芯片做成一个模组或产品，用于接收卫星数据，收到卫星或者Wi-Fi数据后，原来的LR1110只能通过LoRa Sub-GHz一种方式传输到后台，而LR1120可以提供更多的传输手段，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，相当于从原先的单个收发机升级成了三组收发机，系统也拥有了更高的扩展性。

虽然增加了两种传输方式，但是LR1120与LR1110在尺寸和引脚方面都是完全一样的，而且完全兼容，也就是说，如果原来开发的方案是基于LR1110开发的，可以直接使用LR1120来进行替换，而无需做任何更改。不过，如果用LR1110来替换基于LR1120开发的方案的话，就无法实现2.4GHz和卫星通信功能了。
谈到为何增加这两种收发通信技术，甘泉的解释是，首先，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器件，那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。

如何体现多种无线通信技术的优势？

与手机通信方式类似，物联网的无线通信在不同国家和地区也有不同的工作频段。但物联网设备与手机的区别，在于手机的协议规范中规定了蜂窝网络的入网方式，且协议较为复杂。而LoRa的组网协议相对简单，且应用中一般根据当地的无线电规范和项目需求设置工作频点，常见的LoRaWAN协议中使用8路上行信道。
虽然LoRa的Sub-GHz芯片的频段支持150MHz到960MHz频段，在一般的应用中，客户会根据当地的无线电规范设计对应频率的电路，但是一旦设定好了之后，就只能在固定的工作频段工作。也就是说，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。1.9~2.2 GHz是专用的卫星频段，在LR1120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，缺点是会受到较大的干扰。”甘泉对<电子发烧友网>表示，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，那么这个时候就可以使用Sub-GHz进行通信。而当需要对在不同国家航行的海运设备进行实时追踪时，使用2.4GHz的频率进行追踪和通信则更加合适。

在卫星通讯方面，通常来说，LoRa通信使用的是近地卫星，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设备在国内外已经被部署在很多近地卫星通信的场景中，但是现阶段这种方式存在一定的局限性：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。“而S频段的使用则可以有效解决ISM频段干扰的问题，更多高质量的解决方案也应运而生。” 甘泉补充道。
甘泉总结道，LR1120集成了通信S频段、Sub-GHz以及2.4GHz频段，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。同时，因为整套的网络都通过同一个芯片支持，实现所有的功能不会增加成本。

不同无线连接方式的选择

LR1120具有多种无线连接方式，那么在具体的应用案例中该如何选择呢？甘泉的建议是，由于Sub-GHz和2.4GHz的LoRa工作的主频率不一样，而频率越高，波长越短，绕射能力或者远距离传输的能力就会越弱，因此想要传得更远、覆盖范围更大，传输的数据量较少的时候，就需要选择Sub-GHz的LoRa。
而如果在实际应用中，需要实现实时响应、快速传感，以及快速控制的时候，他建议使用2.4GHz的LoRa。

最主要的还是要看实际应用，甘泉举例说，目前，部分智慧工厂会选择同时使用两种LoRa频段。对于工厂内大范围覆盖的传感器，如温感、湿度控制等，可以选择Sub-GHz来进行传输。而对于机器自动化生产等需要快速控制和感应的场景，比较适合用2.4GHz的LoRa来进行传输。
而工厂内定位、物流管理解决方案都可以使用LR1120芯片，因为它既可以实现远距离、低数据量的、抗干扰性强的Sub-GHz数据传输，又可以使用相对中距离的2.4G的LoRa来控制、管理实时数据。同时，LR1120芯片内的Wi-Fi和GNSS定位也可实现一些传输，整体功能可以说是非常强大。
当然，在实际应用中，并不一定需要同时使用LR1120芯片的所有功能。客户可以根据实际需求来进行不同的组合，例如Sub-GHz和2.4GHz的组合， Wi-Fi和2.4GHz的组合，或是Sub-GHz和GNSS的组合。

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