LoRa与卫星通讯LR-FHSS：全域物联网

最早，LoRa技术是为低功耗、长距离物联网通信服务的。随后，物联网对定位的需求不断增长，因此在LoRa连接基础上增加了低功耗定位功能，也诞生了LoRa Edge LR1110。LR1120在LR1110的基础上，通过增加卫星及2.4GHz全球通用频段，从而支持全场景区域覆盖。

4月21日，Semtech发布LR1120芯片组，支持LoRa直连卫星通信。通讯距离500km-800km。

LR1120是全球唯 一支持多接收机的通用低功耗LoRa定位芯片。

■ 2020年，Semtech宣布推出基于LoRa低功耗平台的地理定位解决方案LoRa Edge，将为室内和室外资产管理提供多样化的应用组合，主要面向工业、楼宇、家居、农业、交通运输和物流等应用领域。并为LoRa Edge应用推出了LR1110芯片组。时隔两年，LR1120的推出，进一步增强了LoRa Edge的定位能力。“实现了从区域性覆盖到支持全球部署。”

■ 2022年4月，Semtech宣布推出全新的LoRa EdgeTM LR1120芯片组，该产品支持多频段能力，从而使物联网应用可以直接借助卫星通信，以帮助供应链管理和物流行业在全球范围内部署互联互通、低功耗的地理定位设备。

LoRa集成LR-FHSS功能 支持卫星通讯与密集部署

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，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。

■ 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。

■ 集成了LR-FHSS功能的LoRa卫星项目具备多重优势：

1、可接入十倍于LoRa网络的终端容量;

2、传输距离更远，可达600-1600km;

3、抗干扰性更强;

4、实现了更低的成本，包括管理和部署成本(不需要额外开发硬件，自身具备卫星通讯能力)。

全球卫星通信网络开发商Swarm Technologies已将Semtech的LoRa器件集成到其连接解决方案中，从而实现近地轨道（LEO）卫星间的双向通信。

Semtech的LoRa技术可支持远距离、低功率和广域应用，为Swarm在物流、农业、联网汽车和能源等领域开辟了新的物联网（IoT）使用场景。通过LoRa技术，可以为IoT设备提供更多高性价比的全球连接器。

搭建地面到其卫星的上行和下行链路，Swarm在甚高频（VHF）频率上集成了LoRa技术。此线路共有72颗商业卫星，全球覆盖率可达100％。Swarm计划在2021年底前部署150颗商业卫星，从而有望将延迟时间减少至一分钟以下。集成到IoT设备中的用户调制解调器可与卫星进行通信，从而在地球的任何地方都可实现可靠数据的实时传输。

LoRa与小型、相对低成本的近地轨道卫星通信相结合，将推动LoRa以及物联网行业的变革。在LoRa中增加用于卫星通信的S频段，将帮助其取代传统的SCADA监控，拓展新的应用与市场，特别是其在偏远地区的部署。目前，LoRa技术已受到数家卫星通信解决方案提供商的青睐，包括EchoStar和Lacuna。

低功耗卫星物联网入局玩家越来越多

海外LoRa卫星项目不断涌现

麦肯锡公司曾预测，天基物联网的产值在2025年可能达到5600-8500亿美元的产值，这也许是大量企业追逐这一市场的主要原因。当前，已有近几十家厂商提出了卫星物联网组网计划。

从海外市场来看，卫星物联网是物联网市场一个创新的重要领域。LoRa作为低功耗卫星物联网中的一部分，在海外市场上已经有了不少应用：

■ 2019年，Space Lacuna联合Miromico开始对LoRa卫星物联网项目进行商业试验，并于次年成功应用到农业、环境监测或资产跟踪当中。通过使用 LoRaWAN，电池供电的物联网设备的使用寿命可以延长，节省运维成本。

■ IRNAS 与Space Lacuna合作探索 LoRaWAN技术的新用途，包括跟踪南极洲的野生动物以及使用 LoRaWAN网络的浮标，以便在海洋环境中部署密集的传感器网络，从而支持系泊应用和漂流。

■ Swarm (已被Space X收购)已将Semtech的LoRa器件集成到其连接解决方案中，从而实现近地轨道卫星间的双向通信。为Swarm在物流、农业、联网汽车和能源等领域开辟了新的物联网(IoT)使用场景。

■ Inmarsat与Actility合作形成Inmarsat LoRaWAN网络，该平台以Inmarsat ELERA骨干网络为基础，为物联网客户提供丰富的解决方案，包括农业、电力、石油和天然气、采矿、物流等行业。

但是从国内市场角度来看，LoRa在这方面的发展仍处于起步阶段。

 相比海外，面临着更多的难题：

1、需求方面：由于海事卫星的网络覆盖已经非常好且数据可以双向传输，因此并不强劲;

2、应用方面：国内仍然比较局限，主要盯着集装箱项目，鉴于以上原因，国内卫星企业想要推动LR-FHSS的应用也比较难;

3、资本方面：由于项目的不确定比较大，项目可大可小、周期很长，因此这种类型的项目很大程度上取决于资本的投入。

LoRa卫星通信服务逐渐展开

■ Lacuna 低轨 LoRa 卫星星座：

截至22年5月，Lacuna 已经发射了7颗左右的LoRa卫星，服务的区域不仅有欧洲、非洲、还有赤道轨道的东南亚及拉丁美洲。

并且还提供了相应的终端开发套件，尺寸比手掌还小，一次充电可通过卫星连接数年，为客户提供经济实惠且简化的通信。

Lacuna 客户生产的环境监控传感器用于印尼的泥炭地水文监测。

■ EchoStar 高轨 LoRa 卫星星座

EchoStar 是一家拥有 10 颗卫星的老牌卫星通信运营商。

EchoStar Mobile 通过其 EchoStar XXI 卫星在全欧洲提供连接服务。物联网传感器将数据发送到 EchoStar Mobile LoRa 模块。然后，该模块使用许可的 S 波段频率将数据发送到 EchoStar Mobile 自己的卫星。最后通过卫星网关地面站和网络基础设施发送到互联网。

EchoStar XXI 是一颗功能强大的 GEO 卫星，天线长 18 米。它采用先进的波束成形技术，可在重点地理区域提供高质量服务。该卫星工作在 S 波段，上行链路和下行链路容量为 100 Mbit/s。

■ 国内目前卫星领域有基于Lora技术研发项目的有和德宇航和东方红

大致方案实现是地面人员手持节点（这里指lora终端)向卫星发送一键求救信号，卫星lora基站(网关)收到终端信号后，下行使用卫星自身的通信方式，地面站接收到卫星数据，转入网络，获得地面求救人员的位置信息。

另外作卫星的同学都知道，实际上现在低轨卫星的数量还远没有达到实时覆盖，也就意味着卫星可能是每隔几十分钟才会从节点上通过，lora终端只有在过顶的机会才能将数据进行上传，那么GPS就在这里发挥作用了，当用户发送求救请求后，通过GPS同步卫星过顶时间，在卫星过顶时将用户数据进行上传。随着星链的不断完善，实时性也会逐渐增强。