LoRa升级！可支持卫星通信，将解锁哪些新应用？

2021下半年，英国太空初创公司SpaceLacuna首次使用荷兰Dwingeloo的射电望远镜从月球上反射回LoRa信息。从数据捕获的质量来看，这绝对是一次令人印象深刻的实验，因为其中一条消息甚至包含完整的LoRaWAN 帧。

据悉，LacunaSpace 使用一组低地球轨道卫星从与Semtech 的 LoRa设备和地面无线射频技术集成的传感器接收信息。卫星在距地面500 公里处每100 分钟在地球两极上空盘旋一次。随着地球自转，卫星覆盖全球。LoRaWAN由卫星使用，它可以节省电池电量，并且消息会在短时间内存储，直到它们通过地面站网络。然后将数据中继到地面网络上的应用程序，或者可以在基于Web 的应用程序上查看。

此次，LacunaSpace发出的LoRa信号持续了244 秒后被同一芯片接收， 其传播距离大约730360公里，截至目前，这或许是LoRa消息传输的最远距离。

要说基于LoRa技术的星地通信，其实早在2018年 2 月的TTN(TheThings Network)大会上，就已经取得了里程碑式的进展，证明了LoRa 可在卫星物联网下应用的可能性。在当时现场演示中，接收机捕捉到了从低轨卫星传来的LoRa信号。

如今，利用现有的低功耗远距离物联网技术，如LoRa或NB-IoT，为全球各地的物联网设备和在轨卫星之间提供直接通信，可以被视为低功耗广域网市场的一部分。在其商业价值在被大范围认可之前，不妨碍这些技术成为一个很有意思的应用方向。

Semtech发力LR-FHSS

填补物联网连接的市场空白

早在前几年，Semtech就开始发力LR-FHSS，并于2021年年底正式宣布LoRa平台增加对LR-FHSS的支持。

所谓LR-FHSS，即长距离-跳频扩频，英文全称为LongRange – Frequency Hopping SpreadSpectrum。同LoRa一样，也是一种物理层调制技术，其性能大部分与LoRa保持一致，如灵敏度、带宽支持等。

LR-FHSS理论上可支持数以百万计的终端节点，这显著提高了网络容量，解决之前制约着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。

集成LR-FHSS功能后，LoRa更适用于终端密集、数据包多的应用场景。也因此，集成了LR-FHSS功能的LoRa卫星项目具备多重优势：

一是，可接入十倍于LoRa网络的终端容量 ;

二是，传输距离更远，可达600-1600km ;

三是，抗干扰性更强 ;

四是，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)。

据悉，Semtech的LoRaSX1261、SX1262收发器和 LoRaEdgeTM 平台以及V21网关参考设计均已支持LR-FHSS。因此，在现实应用中， 通过 LoRa终端 与 网关 分别进行软件升级与更换，即可先提升网络容量和抗干扰能力，而对于已经部署了V21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。

集成LR-FHSS

LoRa不断拓展应用版图

此前，物联网市场研究机构BergInsight发布了一份卫星物联网的调研报告，数据显示，虽然受到新冠疫情的不利影响，2020年全球卫星物联网用户数仍然实现增长，总规模达到340万;预计未来几年全球卫星物联网用户年复合年增长率将高达358%，在2025年将达到1570万。

目前， 全球仅有10%的地区可以访问卫星通信服务 ，这为卫星物联网的发展提供了广阔的市场空间，也是低功耗卫星物联网的机会。

LR-FHSS也将在全球范围内推动LoRa部署的发展，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的全球部署以及进一步拓展创新应用：

01

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。

02

支持更频繁的数据交换

在以往的LoRa应用领域中，如物流及资产追踪、智慧楼宇及园区、智能家居、智慧社区等，由于这些应用场景下发出的信号越来越长、信号交换越来越频繁的原因，空中的LoRa调制信号量将显著增加。由此带来的LoRaWAN发展的信道拥塞问题也可通过升级LoRa终端及更换网关来解决这一问题。

03

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，而增强的室内覆盖将进深度一步巩固其地位。

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。

……

纵观海外市场，不仅已有不少成熟的应用该项目。很多企业的积极性也非常高，Omnispace、EchoStarMobile、Lunark等等众多公司都在尝试利用LoRaWAN网络以提供更成本更低、容量更大、覆盖范围更广的物联网服务。

写在最后

虽说，LoRa技术还可用于填补缺乏传统网络覆盖的农村地区和海洋的空白，是解决“万物互联”的极佳路径。

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：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;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;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和NB-IoT都是新兴的低功耗广域网(LPWAN)技术。作为中国目前的两大主流技术，都备受关注。在国家政策的大力支持下，NB-IoT技术发展如日中天。相比之下，由于频段许可问题而沉寂了很长一段时间的LoRa技术则低调得多。那么LoRa和NB-IoT有什么不同呢？它们各自的优势是什么？

不同的商业模式

首先，我们需要明确的是，LoRa和NB-IoT最基本的运营模式截然不同。

NB-IoT是运营商代理建设的网络，业主无需考虑基站部署。NB-IoT可以在通信基站本身的基础上进行改造，不需要很多的工作量就可以进行组网。那么 *** 作员就可以掌握该数据通道进行计费。那么运营商只要掌握了该数据通道就可以轻而易举的进行收费。

但同时，网络拥有者无法控制网络质量。如果存在信号盲区，也不可能对网络进行优化，为盲区信号进行补充。而且，数据的保密性对所有者来说也是无法控制的。

与NB-IoT恰恰相反，LoRa是企业自建网络。业主可以独立控制网络质量，运营数据掌握在业主手中。他们还可以根据业务需要扩展网络。

用户无需依赖运营商即可完成LoRa网络部署，不仅布局更快，成本也更低。在社区、农场、工业园区等封闭区域，特别是NB-IoT信号较弱的室内和地下环境，LORA技术优势就突显出来了。由于LoRa技术的兴起，如果民企想要涉足远距离通信，非授权频段就是一个完美的选择。

不同的工作频段

NB-loT工作在授权频段，也就是专门分配的频段。业主不能在这个频段内发送信号。国内三大运营商：电信、移动和中国联通都参与了NB-IoT，现在华为也在大力推广这一技术。

LoRa在无证频段工作，只能在某些频段工作。NB-IOT必须由运营商提供，并且必须使用运营商的网络。这就是国内运营商支持NB-IOT技术的原因。

不同的运营成本

1 NB-loT由运营商进行网络建设，用户承担NB模块硬件费用和NB-loT运营商的网络租赁费。

2LoRa为自建网络，用户只需承担LoRa模块费用+LoRa基站费用。

模块功耗不同

1、目前NB功耗高于LORA，但具体比较与终端数据接收和发送频率有较大关系；高频应用对NB功耗影响较大，与休眠/唤醒机制关系较大，而LORA受此影响较小。

2、如果是低频采集，比如一个月一次，那么NB的功耗可以保证几年的使用寿命，完全可以支撑应用；如果是高频采集，比如每小时一次，甚至半小时，预计NB的功耗至少是LoRa的3倍以上。

NB-loT的应用场景

(1)共享单车

(2)智能抄表（业主对采集频率不高，对网络可用性没有高要求的）

(3)蓄水/管网监测

(4)智能穿戴系列

(5)智能停车

(6)道路停车检测器

(7)矿区、采掘业、郊区重工业等领域和郊区

(8)区域集中式：例如，大学、普教、园区等场所

LoRa的应用场景

（1）智能抄表（对网络可用性有高要求）

（2）道路泊车检测器

（3）野外郊区作业，如矿业、采掘业、郊区重工业等；

（4）区域集中型（用户希望建设私网）

LoRa与NB-IOT的发展前景

与NB-IOT相比LoRa仍具有一定的优势。一个是自由度，因为NB-IOT依赖于运营商的基础网络建设。在许多情况下，运营商的基础设施不在覆盖范围内，而LoRa是一个自主网络。一些公司不喜欢将数据传输给其他公司，甚至运营商，因此一些公司会选择部署自己的LoRa网络，在安全性方面LoRa更胜一筹。

虽然LoRa的口碑不如NB-IOT，但就资历而言，LoRa绝对比NB-IOT强势得多。

LoRa改变了传输功耗和传输距离的平衡，改变了嵌入式通信领域的局面。给人们一种全新的技术，可以实现远距离、长续航、大系统容量和低成本的硬件。

随着LoRa联盟的推进，LoRa的产业链已经非常成熟。从基础芯片、模块到设备制造，都有相关厂商。在中国，LoRa可能没有NB-IOT那么出名，但在世界上，LoRa是非常受欢迎的。世界上有52家运营商正在部署LoRa网络，100多个国家正在进行试点。

5月8日，工信部发布的关于推进物联网发展的通知中，明确提出要构建完整的NB-IoT产业链，并且提出了NB-IoT的覆盖目标，并且大力扶持NB-IoT的发展。NB-IoT是一个风口，NB-IoT产业链也大有可为，但还想需要网络、芯片模块、平台等共同努力促进物联网发展。

LoRa和NB－IoT最大的区别是：NB－IoT是工作在蜂窝授权频段上，网络由运营商进行部署和维护，为保证能与基站进行正常的通信以及工作，有必要在产品实际部署之前对其功能进行有效的验证。
而LoRa是非蜂窝网络，其标准细节的非公开性，使得产生用于验证的标准信号是个难点。LoRa可以利用传统的信号塔、工业基站甚至是便携式家庭网关来进行。构建基站和家庭网关价格便宜。在成本上来看，LoRa无线模块和NB－IoT无线模块成本相差不大，但在隐形成本上NB－IoT明显是要高于LoRa无线模块。

物联网中低功耗广域网最具有发展力的就是NB-IoT技术和LoRa技术了
第一，频段、服务质量和成本。LoRa工作在1Ghz以下的非授权频段，在应用时不需要额外付费，NB-IoT和蜂窝通信使用1GHz以下的频段是授权的，是需要收费的。
第二，电池寿命。关于电池寿命方面有两个重要的因素要考虑，节点的电流消耗以及协议内容。LoRa是一种异步的基于ALOHA的协议，也就是说节点可以根据具体应用场景需求进行或长或短的睡眠;而蜂窝等同步协议的节点必须定期地联网，这样就额外的消耗了电池的电量。
第三，网络覆盖和部署时间表。NB-IoT标准在2016年公布，除网络部署之外，相应的商业化和产业链的建立还需要更长的时间和努力去探索。LoRa的整个产业链相对已经较为成熟了，产品也处于“蓄势待发”的状态，同时全球很多国家正在进行或者已经完成了全国性的网络部署。
第四，设备成本。对终端节点来说，LoRa协议比NB-IoT更简单，更容易开发并且对于微处理器的适用和兼容性更好。同时低成本、技术相对成熟的LoRa模块已经可以在市场上找到了，并且升级版还会接踵而至。
可以去塔石了解一下，他们lora和nb-iot两种技术都有用到

---