ترقية لورا! هل سيدعم الاتصالات عبر الأقمار الصناعية، وما هي التطبيقات الجديدة التي سيتم فتحها؟

المحرر: يولينك ميديا

في النصف الثاني من عام 2021، استخدمت شركة الفضاء البريطانية SpaceLacuna لأول مرة تلسكوبًا لاسلكيًا في Dwingeloo بهولندا، لعكس LoRa من القمر. كانت هذه بالتأكيد تجربة مثيرة للإعجاب من حيث جودة التقاط البيانات، حيث احتوت إحدى الرسائل على إطار LoRaWAN® كاملاً.

تستخدم Lacuna Speed ​​مجموعة من الأقمار الصناعية ذات المدار الأرضي المنخفض لتلقي المعلومات من أجهزة الاستشعار المدمجة مع معدات LoRa من Semtech وتقنية الترددات الراديوية الأرضية. ويحوم القمر الصناعي فوق قطبي الأرض كل 100 دقيقة على ارتفاع 500 كيلومتر. مع دوران الأرض، تغطي الأقمار الصناعية الكرة الأرضية. يتم استخدام LoRaWAN بواسطة الأقمار الصناعية مما يوفر عمر البطارية، ويتم تخزين الرسائل لفترة قصيرة حتى تمر عبر شبكة من المحطات الأرضية. يتم بعد ذلك نقل البيانات إلى تطبيق على شبكة أرضية أو يمكن عرضها على تطبيق قائم على الويب.

هذه المرة، استمرت إشارة LoRa التي أرسلتها lacuna Speed ​​لمدة 2.44 ثانية واستقبلتها نفس الشريحة، بمسافة انتشار تبلغ حوالي 730360 كيلومترًا، والتي قد تكون أطول مسافة لنقل رسائل LoRa حتى الآن.

عندما يتعلق الأمر بالاتصالات الأرضية عبر الأقمار الصناعية استنادًا إلى تقنية LoRa، تم تحقيق إنجاز بارز في مؤتمر TTN (شبكة الأشياء) في فبراير 2018، مما يثبت إمكانية تطبيق LoRa في إنترنت الأشياء عبر الأقمار الصناعية. أثناء العرض التوضيحي المباشر، التقط جهاز الاستقبال إشارات LoRa من قمر صناعي منخفض المدار.

واليوم، يمكن اعتبار الاستفادة من تقنيات إنترنت الأشياء منخفضة الطاقة وطويلة المدى مثل LoRa أو NB-IoT لتوفير اتصال مباشر بين أجهزة إنترنت الأشياء والأقمار الصناعية الموجودة في المدار حول العالم، جزءًا من سوق الشبكات الواسعة (WAN) منخفضة الطاقة. تعتبر هذه التقنيات تطبيقًا مثيرًا للاهتمام حتى يتم قبول قيمتها التجارية على نطاق واسع.

أطلقت Semtech LR-FHSS لسد فجوة السوق في اتصال إنترنت الأشياء

تعمل Semtech على LR-FHSS خلال السنوات القليلة الماضية وأعلنت رسميًا عن إضافة دعم LR-FHSS إلى منصة LoRa في أواخر عام 2021.

يُطلق على LR-FHSS اسم LongRange – Frequency Hopping SpreadSpectrum. مثل LoRa، فهي تقنية تعديل طبقة مادية تتمتع بنفس أداء LoRa، مثل الحساسية ودعم عرض النطاق الترددي وما إلى ذلك.

LR-FHSS قادر نظريًا على دعم الملايين من العقد النهائية، مما يزيد بشكل كبير من سعة الشبكة ويحل مشكلة ازدحام القناة التي كانت تحد في السابق من نمو LoRaWAN. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع LR-FHSS بمقاومة عالية للتداخل، ويخفف من تصادم الحزم من خلال تحسين الكفاءة الطيفية، كما يتمتع بقدرة تعديل قفز تردد الوصلة الصاعدة.

مع تكامل LR-FHSS، يعد LoRa أكثر ملاءمة للتطبيقات ذات المحطات الطرفية الكثيفة وحزم البيانات الكبيرة. ولذلك، فإن برنامج القمر الصناعي LoRa مع ميزات LR-FHSS المدمجة يتمتع بمزايا متعددة:

1. يمكنه الوصول إلى عشرة أضعاف السعة الطرفية لشبكة LoRa.

2. مسافة النقل أطول، تصل إلى 600-1600 كم؛

3. أقوى ضد التدخل.

4. تم تحقيق تكاليف أقل، بما في ذلك تكاليف الإدارة والنشر (لا يلزم تطوير أجهزة إضافية وتتوفر قدرات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية الخاصة بها).

إن أجهزة الإرسال والاستقبال LoRaSX1261 وSX1262 ومنصات LoRaEdgeTM من Semtech، بالإضافة إلى التصميم المرجعي لبوابة V2.1، مدعومة بالفعل بواسطة lr-fhss. لذلك، في التطبيقات العملية، يمكن لترقية البرامج واستبدال محطة LoRa والبوابة أولاً تحسين سعة الشبكة والقدرة على مكافحة التداخل. بالنسبة لشبكات LoRaWAN حيث تم نشر بوابة V2.1، يمكن للمشغلين تمكين الوظيفة الجديدة من خلال ترقية البرامج الثابتة البسيطة للبوابة.

LR-FHSS متكامل
تواصل LoRa توسيع مجموعة تطبيقاتها

أصدر معهد BergInsight لأبحاث سوق إنترنت الأشياء، تقريرًا بحثيًا عن إنترنت الأشياء عبر الأقمار الصناعية. أظهرت البيانات أنه على الرغم من التأثير السلبي لـكوفيد-19، إلا أن عدد مستخدمي إنترنت الأشياء عبر الأقمار الصناعية على مستوى العالم لا يزال ينمو إلى 3.4 مليون في عام 2020. ومن المتوقع أن ينمو عدد مستخدمي إنترنت الأشياء عبر الأقمار الصناعية على مستوى العالم بمعدل نمو سنوي مركب قدره 35.8% في السنوات القليلة المقبلة، ليصل إلى 15.7 مليونًا في عام 2025.

حاليًا، 10% فقط من مناطق العالم لديها إمكانية الوصول إلى خدمات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية، مما يوفر مساحة سوقية واسعة لتطوير إنترنت الأشياء عبر الأقمار الصناعية بالإضافة إلى فرصة لإنترنت الأشياء عبر الأقمار الصناعية منخفضة الطاقة.

سيقود LR-FHSS أيضًا نشر LoRa عالميًا. إن إضافة دعم LR-FHSS إلى منصة LoRa لن يساعد فقط في توفير اتصال أكثر فعالية من حيث التكلفة وفي كل مكان للمناطق النائية، ولكنه يمثل أيضًا خطوة مهمة نحو نشر إنترنت الأشياء على نطاق واسع في المناطق المكتظة بالسكان. سيتم تعزيز نشر LoRa عالميًا وتوسيع نطاق التطبيقات المبتكرة:

• دعم خدمات إنترنت الأشياء عبر الأقمار الصناعية

يمكّن LR-FHSS الأقمار الصناعية من الاتصال بمناطق نائية شاسعة من العالم، مما يدعم احتياجات تحديد المواقع ونقل البيانات في المناطق التي لا تتمتع بتغطية الشبكة. تشمل حالات استخدام LoRa تتبع الحياة البرية، وتحديد موقع الحاويات على السفن في البحر، وتحديد موقع الماشية في المراعي، والحلول الزراعية الذكية لتحسين إنتاجية المحاصيل، وتتبع أصول التوزيع العالمية لتحسين كفاءة سلسلة التوريد.

• دعم تبادل البيانات بشكل متكرر

في تطبيقات LoRa السابقة، مثل الخدمات اللوجستية وتتبع الأصول والمباني والمتنزهات الذكية والمنازل الذكية والمجتمعات الذكية، سيزداد عدد إشارات LoRa المعدلة في الهواء بشكل كبير بسبب الإشارات الأطول وتبادل الإشارات بشكل متكرر في هذه التطبيقات. يمكن أيضًا حل مشكلة ازدحام القناة الناتجة عن تطوير LoRaWAN عن طريق ترقية محطات LoRa واستبدال البوابات.

• تعزيز تغطية العمق الداخلي

بالإضافة إلى توسيع سعة الشبكة، يتيح LR-FHSS عقدًا نهائية داخلية أعمق داخل البنية التحتية للشبكة نفسها، مما يزيد من قابلية التوسع في مشاريع إنترنت الأشياء الكبيرة. LoRa، على سبيل المثال، هي التكنولوجيا المفضلة في سوق العدادات الذكية العالمية، وستؤدي التغطية الداخلية المحسنة إلى تعزيز مكانتها.

المزيد والمزيد من اللاعبين في إنترنت الأشياء عبر الأقمار الصناعية منخفضة الطاقة

تستمر مشاريع الأقمار الصناعية LoRa الخارجية في الظهور

توقعت شركة ماكينزي أن قيمة إنترنت الأشياء الفضائية يمكن أن تتراوح بين 560 مليار دولار إلى 850 مليار دولار بحلول عام 2025، وهو على الأرجح السبب الرئيسي وراء مطاردة العديد من الشركات للسوق. في الوقت الحاضر، اقترح ما يقرب من العشرات من الشركات المصنعة خططًا لشبكات إنترنت الأشياء عبر الأقمار الصناعية.

من منظور السوق الخارجية، يعد إنترنت الأشياء عبر الأقمار الصناعية مجالًا مهمًا للابتكار في سوق إنترنت الأشياء. شهدت LoRa، كجزء من إنترنت الأشياء عبر الأقمار الصناعية منخفضة الطاقة، عددًا من التطبيقات في الأسواق الخارجية:

في عام 2019، بدأت Space Lacuna وMiromico التجارب التجارية لمشروع LoRa Satellite iot، والذي تم تطبيقه بنجاح على الزراعة أو المراقبة البيئية أو تتبع الأصول في العام التالي. باستخدام LoRaWAN، يمكن لأجهزة إنترنت الأشياء التي تعمل بالبطارية إطالة عمر الخدمة وتوفير تكاليف التشغيل والصيانة.

دخلت IRNAS في شراكة مع Space Lacuna لاستكشاف استخدامات جديدة لتقنية LoRaWAN، بما في ذلك تتبع الحياة البرية في القارة القطبية الجنوبية والعوامات باستخدام شبكة LoRaWAN لنشر شبكات كثيفة من أجهزة الاستشعار في البيئة البحرية لدعم تطبيقات الإرساء والتجديف.

قامت Swarm (التي استحوذت عليها Space X) بدمج أجهزة LoRa من Semtech في حلول الاتصال الخاصة بها لتمكين الاتصال ثنائي الاتجاه بين الأقمار الصناعية ذات المدار الأرضي المنخفض. تم فتح سيناريوهات جديدة لاستخدام إنترنت الأشياء (IoT) لـ Swarm في مجالات مثل الخدمات اللوجستية والزراعة والسيارات المتصلة والطاقة.

أبرمت Inmarsat شراكة مع Actility لتشكيل شبكة Inmarsat LoRaWAN، وهي منصة تعتمد على شبكة Inmarsat ELERA الأساسية التي ستوفر ثروة من الحلول لعملاء إنترنت الأشياء في قطاعات تشمل الزراعة والطاقة والنفط والغاز والتعدين والخدمات اللوجستية.

في النهاية

في جميع أنحاء السوق الخارجية، لا يوجد فقط العديد من التطبيقات الناضجة للمشروع. تحاول Omnispace وEchoStarMobile وLunark والعديد من الشركات الأخرى الاستفادة من شبكة LoRaWAN لتقديم خدمات إنترنت الأشياء بتكلفة أقل وبسعة أكبر وتغطية أوسع.

على الرغم من أن تقنية LoRa يمكن استخدامها أيضًا لسد الفجوات في المناطق الريفية والمحيطات التي تفتقر إلى تغطية الإنترنت التقليدية، إلا أنها طريقة رائعة لمعالجة "إنترنت كل شيء".

ومع ذلك، من منظور السوق المحلية، لا يزال تطور LoRa في هذا الجانب في بداياته. بالمقارنة مع الخارج، فهي تواجه المزيد من الصعوبات: من ناحية الطلب، تعد تغطية شبكة إنمارسات جيدة جدًا بالفعل ويمكن نقل البيانات في كلا الاتجاهين، لذا فهي ليست قوية؛ ومن حيث التطبيق، لا تزال الصين محدودة نسبيًا، وتركز بشكل أساسي على مشاريع الحاويات. وفي ضوء الأسباب المذكورة أعلاه، يصعب على مؤسسات الأقمار الصناعية المحلية الترويج لتطبيق LR-FHSS. ومن حيث رأس المال، تعتمد المشاريع من هذا النوع إلى حد كبير على مدخلات رأس المال بسبب عدم اليقين الكبير والمشاريع الكبيرة أو الصغيرة والدورات الطويلة.