Redaktor: Ulink Media
W drugiej połowie 2021 roku brytyjski startup kosmiczny SpaceLacuna po raz pierwszy wykorzystał radioteleskop w Dwingeloo w Holandii do odbicia sygnału LoRa z Księżyca. Był to z pewnością imponujący eksperyment pod względem jakości przechwytywania danych, ponieważ jedna z wiadomości zawierała nawet pełną klatkę LoRaWAN®.
Lacuna Speed wykorzystuje zestaw satelitów na niskiej orbicie okołoziemskiej do odbioru informacji z czujników zintegrowanych ze sprzętem LoRa firmy Semtech oraz naziemną technologią radiową. Satelita co 100 minut okrąża bieguny Ziemi na wysokości 500 kilometrów. Wraz z obrotem Ziemi satelity pokrywają cały glob. Satelity wykorzystują technologię LoRaWAN, co oszczędza baterię, a wiadomości są przechowywane przez krótki czas, aż do momentu ich przejścia przez sieć stacji naziemnych. Dane są następnie przekazywane do aplikacji w sieci naziemnej lub można je przeglądać w aplikacji internetowej.
Tym razem sygnał LoRa wysłany przez lacuna Speed trwał 2,44 sekundy i został odebrany przez ten sam układ, z odległością propagacji wynoszącą około 730 360 kilometrów, co może być najdłuższą odległością transmisji wiadomości LoRa do tej pory.
Jeśli chodzi o komunikację satelitarno-naziemną opartą na technologii LoRa, kamień milowy został osiągnięty na konferencji TTN (TheThings Network) w lutym 2018 roku, udowadniając możliwość zastosowania LoRa w satelitarnym internecie rzeczy. Podczas demonstracji na żywo odbiornik odebrał sygnały LoRa z satelity niskoorbitalnego.
Obecnie wykorzystanie istniejących technologii IoT o niskim poborze mocy i dalekim zasięgu, takich jak LoRa czy NB-IoT, do zapewnienia bezpośredniej komunikacji między urządzeniami IoT a satelitami na orbicie okołoziemskiej, można uznać za element rynku sieci WAN o niskim poborze mocy. Technologie te stanowią interesujące zastosowanie, dopóki ich wartość komercyjna nie zostanie powszechnie zaakceptowana.
Semtech wprowadził na rynek LR-FHSS, aby wypełnić lukę rynkową w zakresie łączności IoT
Firma Semtech od kilku lat pracuje nad standardem LR-FHSS i oficjalnie ogłosiła dodanie obsługi standardu LR-FHSS do platformy LoRa pod koniec 2021 roku.
LR-FHSS to technologia LongRange – Frequency Hopping SpreadSpectrum, znana również jako LongRange – Frequency Hopping SpreadSpectrum. Podobnie jak LoRa, jest to technologia modulacji warstwy fizycznej o niemal identycznych parametrach jak LoRa, takich jak czułość, obsługa pasma itp.
Teoretycznie LR-FHSS może obsługiwać miliony węzłów końcowych, co znacznie zwiększa przepustowość sieci i rozwiązuje problem przeciążenia kanałów, który wcześniej ograniczał rozwój sieci LoRaWAN. Ponadto LR-FHSS charakteryzuje się wysoką odpornością na zakłócenia, ogranicza kolizje pakietów poprzez poprawę wydajności widmowej oraz oferuje modulację przeskoku częstotliwości w łączu w górę.
Dzięki integracji LR-FHSS, LoRa jest bardziej odpowiednia dla aplikacji z dużą liczbą terminali i dużymi pakietami danych. Dlatego program satelitarny LoRa ze zintegrowanymi funkcjami LR-FHSS oferuje wiele zalet:
1. Może uzyskać dostęp do dziesięciokrotnie większej przepustowości terminala niż sieć LoRa.
2. Odległość transmisji jest większa i wynosi do 600–1600 km;
3. Silniejsza odporność na zakłócenia;
4. Osiągnięto niższe koszty, w tym koszty zarządzania i wdrożenia (nie ma potrzeby opracowywania dodatkowego sprzętu, a ponadto dostępne są własne możliwości komunikacji satelitarnej).
Transceivery LoRaSX1261, SX1262 i platformy LoRaEdgeTM firmy Semtech, a także projekt referencyjny bramy V2.1, są już obsługiwane przez lr-fhss. Dlatego w praktycznych zastosowaniach aktualizacja oprogramowania i wymiana terminala i bramy LoRa może w pierwszej kolejności poprawić przepustowość sieci i odporność na zakłócenia. W sieciach LoRaWAN, w których wdrożono bramę V2.1, operatorzy mogą włączyć nową funkcję poprzez prostą aktualizację oprogramowania układowego bramy.
Zintegrowany LR – FHSS
LoRa nadal rozszerza swoje portfolio aplikacji
BergInsight, instytut badań rynku Internetu Rzeczy, opublikował raport badawczy na temat satelitarnego Internetu Rzeczy (IoT). Dane pokazały, że pomimo negatywnego wpływu pandemii COVID-19, liczba globalnych użytkowników satelitarnego Internetu Rzeczy wzrosła do 3,4 miliona w 2020 roku. Oczekuje się, że globalna liczba użytkowników satelitarnego Internetu Rzeczy będzie rosła w tempie średniorocznie skumulowanego wzrostu (CAGR) na poziomie 35,8% w ciągu najbliższych kilku lat, osiągając 15,7 miliona w 2025 roku.
Obecnie dostęp do usług komunikacji satelitarnej ma tylko 10% regionów świata, co stwarza szeroką przestrzeń rynkową dla rozwoju satelitarnego Internetu Rzeczy, a także szansę dla satelitarnego Internetu Rzeczy o niskim poborze mocy.
LR-FHSS będzie również napędzać globalne wdrażanie technologii LoRa. Dodanie wsparcia dla LR-FHSS do platformy LoRa nie tylko pomoże zapewnić bardziej ekonomiczną i wszechobecną łączność z odległymi obszarami, ale także będzie stanowić istotny krok w kierunku wdrożenia Internetu Rzeczy na dużą skalę w gęsto zaludnionych obszarach. Przyczyni się to do dalszego rozwoju globalnego wdrażania technologii LoRa i dalszego rozwoju innowacyjnych aplikacji:
-
Wsparcie usług satelitarnego Internetu Rzeczy
LR-FHSS umożliwia satelitom łączność z rozległymi, odległymi obszarami globu, wspierając potrzeby w zakresie pozycjonowania i transmisji danych na obszarach bez zasięgu sieci. Zastosowania LoRa obejmują śledzenie dzikiej przyrody, lokalizację kontenerów na statkach na morzu, lokalizację zwierząt gospodarskich na pastwiskach, inteligentne rozwiązania rolnicze w celu zwiększenia plonów oraz śledzenie globalnych zasobów dystrybucyjnych w celu poprawy efektywności łańcucha dostaw.
-
Wsparcie dla częstszej wymiany danych
W poprzednich zastosowaniach LoRa, takich jak logistyka i śledzenie zasobów, inteligentne budynki i parki, inteligentne domy oraz inteligentne społeczności, liczba modulowanych semaforów LoRa w powietrzu znacznie wzrośnie ze względu na dłuższe sygnały i częstszą wymianę sygnałów w tych aplikacjach. Problem przeciążenia kanałów wynikający z rozwoju LoRaWAN można również rozwiązać poprzez modernizację terminali LoRa i wymianę bram.
-
Zwiększ zasięg głębokości w pomieszczeniach
Oprócz zwiększenia przepustowości sieci, LR-FHSS umożliwia tworzenie głębszych węzłów końcowych wewnątrz budynków w ramach tej samej infrastruktury sieciowej, zwiększając skalowalność dużych projektów IoT. Na przykład LoRa jest technologią preferowaną na globalnym rynku inteligentnych liczników, a zwiększony zasięg wewnątrz budynków dodatkowo wzmocni jej pozycję.
Coraz więcej graczy na rynku Internetu Rzeczy o niskim poborze mocy
Wciąż pojawiają się zagraniczne projekty satelitarne LoRa
McKinsey prognozuje, że kosmiczny IoT może być wart od 560 do 850 miliardów dolarów do 2025 roku, co jest prawdopodobnie głównym powodem, dla którego tak wiele firm goni za tym rynkiem. Obecnie niemal kilkudziesięciu producentów zaproponowało plany sieciowe dla satelitarnego IoT.
Z perspektywy rynku zagranicznego, satelitarny IoT stanowi ważny obszar innowacji na rynku IoT. Technologia LoRa, będąca częścią niskonapięciowego satelitarnego Internetu Rzeczy, znalazła szereg zastosowań na rynkach zagranicznych:
W 2019 roku Space Lacuna i Miromico rozpoczęły komercyjne testy projektu IoT LoRa Satellite, który w kolejnym roku został z powodzeniem zastosowany w rolnictwie, monitoringu środowiska i śledzeniu zasobów. Dzięki wykorzystaniu LoRaWAN, zasilane bateryjnie urządzenia IoT mogą wydłużyć swoją żywotność oraz obniżyć koszty eksploatacji i konserwacji.
IRNAS nawiązał współpracę ze Space Lacuna w celu zbadania nowych zastosowań technologii LoRaWAN, w tym śledzenia dzikiej przyrody na Antarktydzie oraz boi wykorzystujących sieć LoRaWAN do rozmieszczania gęstych sieci czujników w środowisku morskim na potrzeby obsługi cumowania i spływów tratwami.
Firma Swarm (przejęta przez Space X) zintegrowała urządzenia LoRa firmy Semtech ze swoimi rozwiązaniami łączności, aby umożliwić dwukierunkową komunikację między satelitami na niskiej orbicie okołoziemskiej. Otworzyło to nowe scenariusze wykorzystania Internetu Rzeczy (IoT) dla Swarm w takich obszarach jak logistyka, rolnictwo, samochody połączone z siecią i energetyka.
Inmarsat nawiązał współpracę z Actility w celu utworzenia sieci Inmarsat LoRaWAN, platformy opartej na sieci szkieletowej Inmarsat ELERA, która zapewni szeroką gamę rozwiązań dla klientów IoT (Internet of Things) w sektorach takich jak rolnictwo, energetyka, ropa i gaz, górnictwo i logistyka.
W końcu
Na rynku zagranicznym istnieje wiele dojrzałych aplikacji tego projektu. Omnispace, EchoStarMobile, Lunark i wiele innych firm próbuje wykorzystać sieć LoRaWAN, aby oferować usługi IoT po niższych kosztach, z większą przepustowością i szerszym zasięgiem.
Chociaż technologię LoRa można również wykorzystać do wypełnienia luk na obszarach wiejskich i oceanach, gdzie brakuje tradycyjnego zasięgu Internetu, jest to świetny sposób na zajęcie się „Internetem wszystkiego”.
Jednak z perspektywy rynku krajowego, rozwój LoRa w tym obszarze jest wciąż w powijakach. W porównaniu z rynkiem zagranicznym, napotyka on na większe trudności: po stronie popytu zasięg sieci Inmarsat jest już bardzo dobry, a dane można przesyłać w obu kierunkach, więc nie jest on silny; pod względem zastosowań Chiny są nadal stosunkowo ograniczone, koncentrując się głównie na projektach kontenerowych. Z powyższych względów, krajowym przedsiębiorstwom satelitarnym trudno jest promować zastosowanie LR-FHSS. Pod względem kapitałowym, projekty tego typu są w dużej mierze uzależnione od nakładów kapitałowych ze względu na dużą niepewność, duże lub małe projekty i długie cykle.
Czas publikacji: 18 kwietnia 2022 r.