ترقية لورا! هل ستدعم الاتصالات عبر الأقمار الصناعية؟ ما هي التطبيقات الجديدة التي ستُفتح؟

المحرر: Ulink Media

في النصف الثاني من عام ٢٠٢١، استخدمت شركة سبيس لاكونا، وهي شركة بريطانية ناشئة في مجال الفضاء، لأول مرة تلسكوبًا لاسلكيًا في دوينجيلو، هولندا، لعكس إشارة لورا من القمر. كانت هذه تجربة رائعة بلا شك من حيث جودة التقاط البيانات، حيث احتوت إحدى الرسائل على إطار لوراوان® كامل.

يستخدم نظام لاكونا سبيد مجموعة من الأقمار الصناعية ذات المدار الأرضي المنخفض لاستقبال المعلومات من أجهزة استشعار مدمجة مع معدات لورا من سيمتيك وتقنية الترددات الراديوية الأرضية. يحوم القمر الصناعي فوق قطبي الأرض كل 100 دقيقة على ارتفاع 500 كيلومتر. مع دوران الأرض، تغطي الأقمار الصناعية الكرة الأرضية. تستخدم الأقمار الصناعية شبكة لوراوان (LoRaWAN)، مما يوفر عمر البطارية، وتُخزن الرسائل لفترة قصيرة حتى تمر عبر شبكة من المحطات الأرضية. ثم تُنقل البيانات إلى تطبيق على شبكة أرضية أو يمكن عرضها على تطبيق ويب.

هذه المرة، استمرت إشارة LoRa التي أرسلتها lacuna Speed ​​لمدة 2.44 ثانية وتم استقبالها بواسطة نفس الشريحة، مع مسافة انتشار تبلغ حوالي 730,360 كيلومترًا، والتي قد تكون أطول مسافة لنقل رسالة LoRa حتى الآن.

فيما يتعلق بالاتصالات عبر الأقمار الصناعية والأرضية القائمة على تقنية LoRa، تم تحقيق إنجاز بارز في مؤتمر TTN (شبكة الأشياء) في فبراير 2018، مما أثبت إمكانية تطبيق تقنية LoRa في إنترنت الأشياء عبر الأقمار الصناعية. خلال عرض توضيحي مباشر، التقط جهاز الاستقبال إشارات LoRa من قمر صناعي منخفض المدار.

اليوم، يُمكن اعتبار الاستفادة من تقنيات إنترنت الأشياء طويلة المدى منخفضة الطاقة، مثل LoRa أو NB-IoT، لتوفير اتصال مباشر بين أجهزة إنترنت الأشياء والأقمار الصناعية في مداراتها حول العالم جزءًا من سوق شبكات WAN منخفضة الطاقة. تُعدّ هذه التقنيات تطبيقات مثيرة للاهتمام إلى أن تُصبح قيمتها التجارية مقبولة على نطاق واسع.

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

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

يُطلق على تقنية LR-FHSS اسم "طيف انتشار القفز الترددي طويل المدى". ومثل LoRa، فهي تقنية تعديل طبقة فيزيائية تُضاهي LoRa في معظم أدائها، مثل الحساسية ودعم النطاق الترددي، وغيرها.

من الناحية النظرية، يدعم نظام LR-FHSS ملايين العقد الطرفية، مما يزيد بشكل كبير من سعة الشبكة ويحل مشكلة ازدحام القنوات التي كانت تعيق نمو شبكة LoRaWAN سابقًا. بالإضافة إلى ذلك، يتميز نظام LR-FHSS بمقاومة عالية للتداخل، ويخفف من تصادم الحزم من خلال تحسين الكفاءة الطيفية، ويتمتع بقدرة تعديل القفز الترددي للوصلة الصاعدة.

بفضل دمج نظام LR-FHSS، أصبح نظام LoRa أكثر ملاءمةً للتطبيقات ذات المحطات الطرفية الكثيفة وحزم البيانات الضخمة. لذلك، يتميز برنامج أقمار LoRa الصناعية، المزوّد بميزات LR-FHSS المدمجة، بمزايا متعددة:

1. يمكنه الوصول إلى عشرة أضعاف سعة المحطة الطرفية لشبكة LoRa.

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

3. أقوى مضاد للتدخل؛

4. تم تحقيق انخفاض في التكاليف، بما في ذلك تكاليف الإدارة والنشر (لا توجد حاجة إلى تطوير أجهزة إضافية، كما أن قدرات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية الخاصة بها متاحة).

يدعم نظام lr-fhss بالفعل أجهزة الإرسال والاستقبال LoRaSX1261 وSX1262 من Semtech، ومنصات LoRaEdgeTM، بالإضافة إلى التصميم المرجعي لبوابة الإصدار 2.1. لذلك، في التطبيقات العملية، يُمكن لتحديث البرامج واستبدال طرفية وبوابة LoRa أن يُحسّن سعة الشبكة وقدرتها على منع التداخل. بالنسبة لشبكات LoRaWAN التي نُشِرَت فيها بوابة الإصدار 2.1، يُمكن للمشغلين تفعيل الوظيفة الجديدة من خلال ترقية بسيطة لبرامج البوابة الثابتة.

LR المتكامل – FHSS
تواصل LoRa توسيع محفظة تطبيقاتها

أصدر معهد بيرج إنسايت، المتخصص في أبحاث سوق إنترنت الأشياء، تقريرًا بحثيًا حول إنترنت الأشياء عبر الأقمار الصناعية. وأظهرت البيانات أنه على الرغم من الآثار السلبية لجائحة كوفيد-19، ارتفع عدد مستخدمي إنترنت الأشياء عبر الأقمار الصناعية عالميًا إلى 3.4 مليون مستخدم في عام 2020. ومن المتوقع أن ينمو عدد مستخدمي إنترنت الأشياء عبر الأقمار الصناعية عالميًا بمعدل نمو سنوي قدره 35.8% في السنوات القليلة المقبلة، ليصل إلى 15.7 مليون مستخدم في عام 2025.

في الوقت الحالي، تتوفر خدمات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية لـ 10% فقط من مناطق العالم، وهو ما يوفر مساحة سوق واسعة لتطوير إنترنت الأشياء عبر الأقمار الصناعية فضلاً عن فرصة لإنترنت الأشياء عبر الأقمار الصناعية منخفض الطاقة.

سيُعزز نظام LR-FHSS أيضًا نشر LoRa عالميًا. إن إضافة دعم LR-FHSS إلى منصة LoRa لن يُسهم فقط في توفير اتصال شامل وأكثر فعالية من حيث التكلفة للمناطق النائية، بل سيُمثل أيضًا خطوة مهمة نحو نشر إنترنت الأشياء على نطاق واسع في المناطق المكتظة بالسكان. سيعزز هذا من نشر LoRa عالميًا ويوسع نطاق التطبيقات المبتكرة.

• دعم خدمات إنترنت الأشياء عبر الأقمار الصناعية

يُمكّن نظام LR-FHSS الأقمار الصناعية من الاتصال بمناطق نائية شاسعة حول العالم، مما يدعم احتياجات تحديد المواقع ونقل البيانات في المناطق التي تفتقر إلى تغطية الشبكة. تشمل استخدامات LoRa تتبّع الحياة البرية، وتحديد مواقع الحاويات على متن السفن في البحر، وتحديد مواقع الماشية في المراعي، وحلول الزراعة الذكية لتحسين إنتاجية المحاصيل، وتتبّع أصول التوزيع العالمية لتحسين كفاءة سلسلة التوريد.

• دعم لتبادل البيانات بشكل أكثر تكرارًا

في تطبيقات LoRa السابقة، مثل الخدمات اللوجستية وتتبع الأصول، والمباني والحدائق الذكية، والمنازل الذكية، والمجتمعات الذكية، سيزداد عدد إشارات الإشارة المعدلة بتقنية LoRa في الهواء بشكل ملحوظ نتيجةً لطول الإشارات وزيادة وتيرة تبادلها في هذه التطبيقات. ويمكن أيضًا حل مشكلة ازدحام القنوات الناتجة عن تطوير شبكات LoRaWAN من خلال ترقية محطات LoRa واستبدال البوابات.

• تعزيز تغطية العمق الداخلي

بالإضافة إلى توسيع سعة الشبكة، يُمكّن نظام LR-FHSS من ربط عُقد طرفية داخلية أعمق ضمن البنية التحتية للشبكة نفسها، مما يزيد من قابلية توسع مشاريع إنترنت الأشياء الكبيرة. على سبيل المثال، تُعدّ تقنية LoRa التقنية المُفضّلة في سوق العدادات الذكية العالمية، وستُعزز التغطية الداخلية المُحسّنة مكانتها.

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

استمرار ظهور مشاريع الأقمار الصناعية LoRa في الخارج

توقعت شركة ماكينزي أن تصل قيمة إنترنت الأشياء الفضائي إلى ما بين 560 و850 مليار دولار بحلول عام 2025، ولعل هذا هو السبب الرئيسي وراء سعي العديد من الشركات إلى اقتحام السوق. في الوقت الحالي، اقترحت ما يقرب من عشرات الشركات المصنعة خططًا لشبكات إنترنت الأشياء عبر الأقمار الصناعية.

من منظور السوق الخارجية، يُعد إنترنت الأشياء عبر الأقمار الصناعية مجالًا ابتكاريًا هامًا في هذا السوق. وقد شهدت تقنية LoRa، كجزء من إنترنت الأشياء عبر الأقمار الصناعية منخفض الطاقة، عددًا من التطبيقات في الأسواق الخارجية:

في عام ٢٠١٩، بدأت سبيس لاكونا وميروميكو التجارب التجارية لمشروع إنترنت الأشياء "لورا ساتلايت"، والذي طُبّق بنجاح في الزراعة، والرصد البيئي، وتتبع الأصول في العام التالي. باستخدام شبكة "لورا وان"، يُمكن لأجهزة إنترنت الأشياء التي تعمل بالبطاريات إطالة عمرها الافتراضي وتوفير تكاليف التشغيل والصيانة.

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

قامت شركة 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. وقد أتاح ذلك لـ Swarm فرصًا جديدة لاستخدام إنترنت الأشياء (IoT) في مجالات مثل الخدمات اللوجستية والزراعة والسيارات المتصلة والطاقة.

أبرمت شركة Inmarsat شراكة مع شركة Actility لتشكيل شبكة Inmarsat LoRaWAN، وهي منصة تعتمد على شبكة Inmarsat ELERA الأساسية والتي ستوفر مجموعة كبيرة من الحلول لعملاء إنترنت الأشياء في قطاعات بما في ذلك الزراعة والطاقة والنفط والغاز والتعدين والخدمات اللوجستية.

في النهاية

في جميع أنحاء السوق الخارجية، لا يقتصر المشروع على تطبيقاته المتطورة فحسب، بل تسعى شركات Omnispace وEchoStarMobile وLunark وغيرها الكثير إلى الاستفادة من شبكة LoRaWAN لتقديم خدمات إنترنت الأشياء بتكلفة أقل وسعة أكبر وتغطية أوسع.

وعلى الرغم من أنه يمكن استخدام تقنية LoRa أيضًا لسد الثغرات في المناطق الريفية والمحيطات التي تفتقر إلى تغطية الإنترنت التقليدية، إلا أنها طريقة رائعة لمعالجة "إنترنت كل شيء".

مع ذلك، من منظور السوق المحلية، لا يزال تطوير نظام LoRa في هذا المجال في مراحله الأولى. وبالمقارنة مع السوق الخارجية، يواجه النظام صعوبات أكبر: من ناحية الطلب، تتمتع شبكة Inmarsat بتغطية جيدة جدًا، ويمكن نقل البيانات في كلا الاتجاهين، لذا فهي ليست قوية. أما من حيث التطبيق، فلا يزال تطبيق نظام LoRa في الصين محدودًا نسبيًا، ويركز بشكل رئيسي على مشاريع الحاويات. ونظرًا للأسباب المذكورة أعلاه، يصعب على شركات الأقمار الصناعية المحلية الترويج لتطبيق نظام LR-FHSS. أما من حيث رأس المال، فتعتمد مشاريع هذا النوع بشكل كبير على رأس المال المُدخل نظرًا لعدم اليقين الكبير، وكبر حجم المشاريع أو صغر حجمها، وطول دوراتها.