深度报道 第1个从太空发回的LoRa信号(含视频)

1 前言

本文作者 IoT小能手 twowinter，转载请联系微信公众号 twowinter。

这是一篇关于全球首个从太空发回LoRa信号的深度报道，你可能已经在一些渠道里得知了这个令人无比兴奋的消息。但在这篇报道里你会获得一些更深入，与技术更相关的细节。

在今年1月底的时候本能手就知道有大事发生，The Things Network (TTN) 的小伙伴给我发了一张会议邀请，他们 计划召开第一次开发者大会，邀请全球的LoRa开发者参加。其中最让人最振奋的分享莫过于这个，“Using gateways on satelites to connect your existing LoRaWAN devices anywhere in the world(使用卫星基站连接全球任意位置的LoRaWAN设备)”，真TM吊炸天。

2 TTN大会

The Things Network (TTN)这两年的发展非常迅速。两年前由 Wienke Giezeman 和 Johan Stokking 成立，那时候他们刚刚用 LoRaWAN 网络覆盖了荷兰阿姆斯特丹，并且开源了 LoRaWAN 技术的软硬件，在 kickstarter 一下就众筹了 30 多万欧元，同时也吸引了全球物联网的注意。作为 LoRa 联盟董事会成员，TTN 现在已经在全球90多个国家部署了3000多个基站，这个数字还在飞速增长中。TTN一直秉承的 ‘Let’s build this thing together‘ 的开放文化也吸引了超过3万名开发者加入 TTN 社区。

TTN 办这个大会本能手是强烈支持的，现在是个互联网公司都要搞个开发者大会，谷歌苹果亚马逊，国内的BAT甚至于讯飞等等，而与物联网相关的则都未见到，TTN 的这个会议是一个真正属于物联网的大会。

本能手立马查了中国飞阿姆斯特丹的机票，卧槽5000多软妹币。不过作为与比尔盖茨一起平均净资产高达900亿美元的IoT界著名KOL ，这点机票钱自然不放在眼里。不巧的是，支付宝来找我谈一个5个亿的项目，那个项目后来传的很开，估计现在不少人都知道了。本能手于是留在了国内，通过互联网与荷兰的小伙伴一起参与了这次盛会。

3 LoRa 之父 Nicolas

大会现场来了600多名开发者，大家都见到了 Semtech 的 Nicolas Sornin 本尊，就是我们顶礼膜拜的 LoRa 之父，原本活跃在 LoRaWAN 协议封面的一个名字，突然变成了一个英姿飒爽、谦卑有礼的活人，让本能手多了一些兴奋。

Nicolas 通过 keynote 分享了 LoRa 及 LoRaWAN 的下一步计划，其中的“In-device sensor data processing …”甚是惹眼，能这样那便更省成本了。

大会现场有很多开发者带来的有意思的东西，比如这个 LoRaWAN 水位监测传感器。

4 Lacuna Space 的卫星物联网计划

当然大会的重头戏是 Lacuna Space 的 CTO Thomas Telkamp 带来的’卫星物联网’的分享。

Thomas 详细介绍了 Lacuna Space 的计划，他们想通过卫星来拓展 LoRaWAN 网络，实现全球范围内的网络覆盖。

We will be using a constellation of polar orbiting low-earth orbiting satellites to receive LoRa-based messages from sensors on the ground.  At about 500km above the ground, they circle over the poles of the earth every 100 minutes and as the earth revolves below them, they cover the whole globe.

按计划，将会建成一个极地轨道低轨卫星星座，位于地球上空 500 公里高度。这些卫星每100分钟会越过地球两极，绕地球一圈，以此来实现全球网络覆盖。卫星接受地面设备的 LoRa 数据消息，并且缓存一段时间，等经过地面基站时再传送给地面基站，最后地面基站再转发给云服务器。

这是整个分享最关键的一张 keynote，读者朋友们注意收藏。

5 LoRa卫星回传演示

激动人心的是现场 LoRa 卫星回传的演示，为此 TTN 与 Lacuna 在大会期间从 Space Norway, Norwegian 航天中心那边借来了 Norsat-2 卫星，也就是一颗短期的 TTNSat-1 卫星。当这颗卫星从会议室上空飞过时，从卫星上发 LoRa 消息下来。在会议大楼以及荷兰台夫特理工大学的屋顶上都使用 Semtech 标准芯片搭建了接收节点，一旦卫星经过，会立马传回消息，再通过现场布置的一台60年高龄的电报机打出消息。

Throughout the conference, we borrowed the Norsat-2 satellite, thanks to our friends at Space Norway, Norwegian Space Centre, and ESA, and for a short period TTNSat-1 was born!  From this satellite we transmitted a LoRa-based message as the satellite passed over the conference.  We located receivers based on the standard Semtech chip on the roof of the conference building and also the TU Delft, and each time the satellite came into view, we printed it out on a 60-year old telex machine  (see picture below and in action here).

下图便是演示现场。

大屏幕上展示 Norsat-2 的实时位置，屏幕右边则是那台60年高龄的电报机。给电报机来个特写，向传统技术致敬。

全场一起喊着倒计时，期待着卫星经过阿姆斯特丹上空。如图，还剩1分半钟。

当电报机终于滴滴嗒嗒开动时，全场沸腾了!

现在奉上现场视频，只有18秒，不要怕流量，大家感受下。

从低轨卫星回传的LoRa信号现场

后排的朋友们，电报机上的文字看得到吗?

chirp, chirp, chirp
hello from space.
thanks to esa, space norway, norwegian space centre, and semtech
ttnsat calling here 
let's build this thing together
the secret code is xxxxxx
goodbye

TMD这仪式感不要太强，阿姆斯特朗上月球都没你们这么煽情。坚强如本能手，被女儿抢走圆筒冰淇淋也不哭的我，居然掉下了泪水。

6 现场 LoRa 信号捕捉

Thomas 也提前公布 LoRa 通讯的相关配置信息，让开发者们一起捕捉这历史性的一刻。

Center frequency: 161.862500Mhz
Bandwidth: 125kHz
Sync word: 0x12
Spreading: SF11
Low Data Rate Optimize: on
Header: on
Coding Rate: 4/8 (this is in the header, no need to configure)
IQ inverted

可见，TTNSat-1 是在 161.8625 MHz 的中心频点上传输消息，为了与公共 LoRaWAN 网络区分，使用了 0x12 的私有协议同步字，扩频因子只调到了SF11，但编码率开到了最大的4/8。

为什么中心频点和扩频因子没调到更合适的参数呢，本能手猜测应该是受限于卫星硬件。

现场也有大神如愿捕捉了 LoRa 信号，这是捕捉的视频，可以清楚地看到 LoRa 可在噪声水平下传输。

从NORSAT2卫星回传的LoRa信号捕捉

7 国内情况

在为国外先驱者的技术实力和高效执行力而惊叹赞赏时，我也搜集了下国内 LoRa 卫星物联网的发展情况，发现国内的LoRa卫星技术也在蓬勃发展中。

LoRa联盟成员厦门四信与天基物联网运营服务商深圳天佑卫星在2017年就有所动作，实现了地质、林业、电力等多个远郊区域的LoRa+卫星通信解决方案，有意思的是还实现了对大熊猫的卫星定位监控。

远郊区域，常常无运营商网络，通过在大熊猫脖圈中嵌入LoRa模块，利用长距离LoRa技术可覆盖20多公里半径的传输特性，与地面卫星中继终端通信，再通过海事卫星系统返回到地面服务器，以实现对该区域内的大熊猫位置的监控。

不过这些项目还不是通过LoRa调制直接与卫星通信，据报道，天佑计划与厦门四信继续合作，携合作伙伴通过发射一枚6U立方星进行LoRa载荷试验，如果验证成功就可以逐步实现基于LoRa传输的低轨物联网星座。

被Lacuna捷足先登的还有另一家国内卫星创业公司九天微星，今年2月刚完成亿元A轮融资，同时也发射了自己的第一颗卫星“少年星一号”，是首颗教育共享卫星，将为中小学生提供测控真实卫星的体验。九天微星曾在2017年10月与中兴CLAA签署战略协议，共建共享基于LoRa技术的卫星物联网。根据此前的报道，九天微星将在2020年底前部署完成72颗低轨卫星，建成商用低轨物联网星座系统，其中应该就包含LoRa载荷试验性卫星。

8 小结

回顾这个事件里，我们能感受到，LoRa技术的开放性确实让整个LoRa生态特别具有活力，各种有意思的应用层出不穷。在记录这篇文章期间，我也看到了 Sigfox 的伙伴在朋友圈里发了一些消息，也在酝酿着在卫星上有所动作。期待国内LoRa物联网同仁们以及其他物联网技术也能顺利征服浩瀚星辰。

最后还是祝贺下 Lacuna Space、The Things Network 以及 Semtech 等，打心里为他们感到高兴，祝贺他们获得如此具有里程碑意义的成就。感谢他们告诉了我们未来卫星物联网的可能性。

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