Редактор: Ulink Media
Во второй половине 2021 года британский космический стартап SpaceLacuna впервые использовал радиотелескоп в Двингелоо, Нидерланды, для отражения сигнала LoRa от Луны. Это был, безусловно, впечатляющий эксперимент с точки зрения качества получаемых данных, поскольку одно из сообщений даже содержало полный кадр LoRaWAN®.
Lacuna Speed использует набор спутников на низкой околоземной орбите для приема информации от датчиков, интегрированных с оборудованием LoRa компании Semtech и наземной радиочастотной технологией. Спутник пролетает над полюсами Земли каждые 100 минут на высоте 500 километров. По мере вращения Земли спутники покрывают земной шар. Спутники используют технологию LoRaWAN, что позволяет экономить заряд батареи, а сообщения хранятся в течение короткого времени, пока не пройдут через сеть наземных станций. Затем данные передаются в приложение в наземной сети или могут быть просмотрены в веб-приложении.
На этот раз сигнал LoRa, отправленный компанией Lacuna Speed, длился 2,44 секунды и был принят тем же чипом, при этом дальность распространения составила около 730 360 километров, что, возможно, является самым большим расстоянием передачи сообщения LoRa на сегодняшний день.
Что касается спутниково-наземной связи на основе технологии LoRa, то на конференции TTN (TheThings Network) в феврале 2018 года был достигнут важный этап, доказавший возможность применения LoRa в спутниковом Интернете вещей. Во время демонстрации в режиме реального времени приемник принимал сигналы LoRa от низкоорбитального спутника.
Сегодня использование существующих маломощных технологий IoT дальнего действия, таких как LoRa или NB-IoT, для обеспечения прямой связи между устройствами IoT и спутниками на орбите по всему миру можно считать частью рынка маломощных глобальных сетей (WAN). Эти технологии представляют собой интересное применение до тех пор, пока их коммерческая ценность не получит широкого признания.
Компания Semtech выпустила LR-FHSS для заполнения рыночного пробела в сфере подключения устройств Интернета вещей.
Компания Semtech работала над технологией LR-FHSS в течение последних нескольких лет и официально объявила о добавлении поддержки LR-FHSS к платформе LoRa в конце 2021 года.
LR-FHSS расшифровывается как LongRange – Frequency Hopping SpreadSpectrum (широкополосная модуляция с перескоком частоты). Как и LoRa, это технология модуляции физического уровня, обладающая большинством тех же характеристик, что и LoRa, таких как чувствительность, поддерживаемая полоса пропускания и т. д.
Теоретически LR-FHSS способен поддерживать миллионы конечных узлов, что значительно увеличивает пропускную способность сети и решает проблему перегрузки канала, которая ранее ограничивала развитие LoRaWAN. Кроме того, LR-FHSS обладает высокой помехоустойчивостью, снижает вероятность коллизий пакетов за счет повышения спектральной эффективности и имеет возможность модуляции скачкообразного изменения частоты в восходящем канале.
Благодаря интеграции LR-FHSS, технология LoRa лучше подходит для приложений с высокой плотностью терминалов и большими объемами данных. Поэтому спутниковая программа LoRa с интегрированными функциями LR-FHSS обладает множеством преимуществ:
1. Она обеспечивает доступ к ресурсам, в десять раз превышающим пропускную способность сети LoRa.
2. Дальность передачи больше, до 600-1600 км;
3. Более высокая помехоустойчивость;
4. Достигнуто снижение затрат, включая затраты на управление и развертывание (не требуется разработка дополнительного оборудования, а также имеются собственные возможности спутниковой связи).
Трансиверы Semtech LoRaSX1261, SX1262 и платформы LoRaEdge™, а также эталонный дизайн шлюза V2.1 уже поддерживаются lr-fhss. Поэтому в практических приложениях обновление программного обеспечения и замена терминала и шлюза LoRa могут в первую очередь улучшить пропускную способность сети и помехоустойчивость. Для сетей LoRaWAN, где развернут шлюз V2.1, операторы могут активировать новую функцию путем простого обновления прошивки шлюза.
Интегрированная LR – FHSS
LoRa продолжает расширять свой портфель приложений.
Исследовательский институт BergInsight, специализирующийся на рынке Интернета вещей, опубликовал исследовательский отчет по спутниковому Интернету вещей. Данные показали, что, несмотря на негативное влияние COVID-19, число пользователей спутникового Интернета вещей в мире все же выросло до 3,4 миллиона в 2020 году. Ожидается, что в ближайшие несколько лет число пользователей спутникового Интернета вещей в мире будет расти со среднегодовым темпом роста в 35,8%, достигнув 15,7 миллиона к 2025 году.
В настоящее время доступ к услугам спутниковой связи есть только в 10% регионов мира, что открывает широкие рыночные возможности для развития спутникового интернета вещей, а также создает перспективы для маломощных спутниковых систем интернета вещей.
LR-FHSS также будет способствовать глобальному развертыванию LoRa. Добавление поддержки LR-FHSS к платформе LoRa не только поможет обеспечить более экономичное и повсеместное подключение к удаленным районам, но и станет значительным шагом на пути к крупномасштабному развертыванию IoT в густонаселенных районах. Это еще больше будет способствовать глобальному развертыванию LoRa и расширению инновационных приложений.
-
Поддержка спутниковых IoT-сервисов
Технология LR-FHSS позволяет спутникам подключаться к обширным удаленным районам земного шара, обеспечивая позиционирование и передачу данных в местах, не имеющих сетевого покрытия. Примеры применения LoRa включают отслеживание диких животных, определение местоположения контейнеров на судах в море, определение местоположения скота на пастбищах, интеллектуальные решения для сельского хозяйства, повышающие урожайность, и отслеживание глобальных распределительных активов для повышения эффективности цепочки поставок.
-
Поддержка более частого обмена данными.
В предыдущих приложениях LoRa, таких как логистика и отслеживание активов, интеллектуальные здания и парки, умные дома и умные сообщества, количество модулированных семафоров LoRa в эфире значительно увеличивается из-за большей длины сигналов и более частого обмена сигналами в этих приложениях. Возникающая в результате проблема перегрузки канала при разработке LoRaWAN также может быть решена путем модернизации терминалов LoRa и замены шлюзов.
-
Улучшение покрытия внутренней глубины.
Помимо расширения пропускной способности сети, LR-FHSS позволяет размещать более глубокие внутренние конечные узлы в рамках одной и той же сетевой инфраструктуры, повышая масштабируемость крупных проектов в области Интернета вещей. Например, LoRa является предпочтительной технологией на мировом рынке интеллектуальных счетчиков, и расширенное покрытие внутри помещений еще больше укрепит ее позиции.
Всё больше игроков на рынке интернета вещей с использованием маломощных спутников.
Зарубежные проекты спутников LoRa продолжают появляться.
Компания McKinsey прогнозирует, что к 2025 году объем рынка IoT в космической отрасли может составить от 560 до 850 миллиардов долларов, что, вероятно, является основной причиной, по которой так много компаний стремятся занять эту нишу. В настоящее время около десятка производителей предложили планы по созданию спутниковых сетей IoT.
С точки зрения зарубежного рынка, спутниковый Интернет вещей является важной областью инноваций на рынке IoT. Технология LoRa, как часть маломощного спутникового Интернета вещей, нашла множество применений на зарубежных рынках:
В 2019 году компании Space Lacuna и Miromico начали коммерческие испытания проекта LoRa Satellite IoT, который в следующем году был успешно применен в сельском хозяйстве, мониторинге окружающей среды и отслеживании активов. Использование LoRaWAN позволяет устройствам IoT с батарейным питанием продлить срок их службы и сэкономить на эксплуатационных расходах и техническом обслуживании.
IRNAS в партнерстве со Space Lacuna изучает новые возможности применения технологии LoRaWAN, включая отслеживание дикой природы в Антарктиде и использование буев с сетью LoRaWAN для развертывания плотных сетей датчиков в морской среде в целях поддержки швартовки и организации сплавов.
Компания Swarm (приобретенная Space X) интегрировала устройства LoRa от Semtech в свои решения для обеспечения двусторонней связи между спутниками на низкой околоземной орбите. Это открыло для Swarm новые сценарии использования Интернета вещей (IoT) в таких областях, как логистика, сельское хозяйство, подключенные автомобили и энергетика.
Компания Inmarsat заключила партнерское соглашение с компанией Actility для создания сети Inmarsat LoRaWAN, платформы на базе магистральной сети Inmarsat ELERA, которая предоставит широкий спектр решений для клиентов в сфере Интернета вещей в таких секторах, как сельское хозяйство, энергетика, нефтегазовая отрасль, горнодобывающая промышленность и логистика.
В конце концов
На зарубежном рынке существует множество зрелых приложений этого проекта. Omnispace, EchoStarMobile, Lunark и многие другие пытаются использовать сеть LoRaWAN для предоставления услуг Интернета вещей по более низкой цене, с большей пропускной способностью и более широким покрытием.
Хотя технология LoRa также может использоваться для заполнения пробелов в сельских районах и на побережье, где отсутствует традиционное интернет-покрытие, она является отличным способом решения проблемы «интернета вещей».
Однако с точки зрения внутреннего рынка, развитие LoRa в этом аспекте все еще находится на начальной стадии. По сравнению с зарубежными странами, оно сталкивается с большими трудностями: со стороны спроса, покрытие сети Inmarsat уже очень хорошее, и данные могут передаваться в обоих направлениях, поэтому оно не является сильным; с точки зрения применения, Китай все еще относительно ограничен, в основном сосредоточен на контейнерных проектах. Ввиду вышеуказанных причин, отечественным спутниковым компаниям сложно продвигать применение LR-FHSS. С точки зрения капитала, проекты такого типа в значительной степени зависят от капиталовложений из-за большой неопределенности, масштаба проектов и длительных циклов.
Дата публикации: 18 апреля 2022 г.