冬奥会开幕式上大“雪花”灯光秀的万无一失，竟是LoRa在做保障！
作者 | 物联网智库2022-02-08
人们赞叹冬奥会开幕式的每一帧每一秒都如此充满魅力，大气磅礴而不失唯美隽永的中国画卷，巧夺天工的舞台设计和璀璨夺目的数字光影，惊艳了国人也惊艳了世界。这些令人久久难以忘怀的画面不仅得益于导演组的巧妙构思，也离不开中国科技企业提供的物联网技术支持。在刚刚过去的春节假期，冬奥会开幕式给所有人留下了深刻的印象。人们赞叹这场开幕式的每一帧每一秒都如此充满魅力，大气磅礴而不失唯美隽永的中国画卷，巧夺天工的舞台设计和璀璨夺目的数字光影，惊艳了国人也惊艳了世界。这些令人久久难以忘怀的画面不仅得益于导演组的巧妙构思，也离不开中国科技企业提供的物联网技术支持。比如三大运营商为冬奥会提供先进的5G网络覆盖；阿里云提供“奥运转播云”向全球全程转播4K的超高清赛事内容；京东方提供的无与伦比的显示技术和物联网相关技术的支持……其中就包括京东方运用基于低功耗广域网LoRa的低延迟控制系统，在开幕式上确保了巨型“雪花”形主火炬台完美呈现灯光大秀。
冬奥会开幕式进入压轴阶段，伴随着圣火点亮，全场气氛被推向高潮，巨型的“雪花”形主火炬台成了所有人关注的焦点。
这“片”晶莹剔透的大雪花别看大体形状简单，但却隐藏了无数的细节。为了设计出能满足导演组要求的“钻石般璀璨闪耀”的“艺术品”，负责设计该火炬台的京东方在设计上就画了500多张设计图纸，做了近10轮的制样。京东方介绍，这个创意十足的“雪花”形火炬台是由96块双面小雪花屏和6块双面橄榄枝屏组成，代表着96个参赛国。整个主火炬台直径有14.89米，上面是双面镂空的LED异形全彩显示，共由55万余颗像素点构成，每个灯珠都由驱动芯片的单一信道独立控制。镂空雪花的出光面宽度被控制在了4.8mm，这也让它成为目前行业发光面最窄的单像素可控的LED异形显示产品，填补了业内空白。除了在硬件和外观上的别具一格的设计和创新外，更重要的就是保障主火炬在舞台效果呈现上的万无一失。比如，设计团队采用了五路供电的方式，即便其中数根电线断开，依然能使“雪花”正常发光。当然，这仅仅是其中最容易实现的一种方案。最紧张的过程是圣火点亮之后，巨型雪花屏会由中心向四周快速的辐射开来，闪耀出波浪般层层递进的璀璨光芒，快速变化、完美同步的显示背后采用了京东方AIoT技术体系及自主研发的同/异步兼容信发系统，异步集控能在极短时间内将大规模视频内容快速下发，同步集控确保102块双面屏幕实现毫秒级响应。此外，“主路+环路”备份的高冗余控制系统确保了火炬台播控系统的超高可靠性。与此同时，该方案背后还通过采用LoRa（远距离无线电）低延迟控制系统搭配同步播放时间校正技术，进一步确保指令下发万无一失，实现视频画面完美协同。
同样作为一种扩频调制技术，相比Wi-Fi短距离通信，LoRa技术在消费者的印象中可能并没有那么熟悉，但在物联网领域，LoRa却是无人不知无人不晓的存在。总的来看，LoRa拥有远距离覆盖、抗干扰能力强、低功耗、大容量、易部署、低成本等特点，这也是它为什么能成为大“雪花”背后的功臣的原因。
首先，覆盖范围广。众所周知本次冬奥会开幕式是在国家体育场（鸟巢）进行，作为奥运遗产和地标性体育建筑，鸟巢占地达到了20.4万平米，建筑面积25.8万平方米，可容纳观众9.1万人。想要在如此巨大的空间内实现无线通信控制，没有远距离的覆盖是万万不行的。LoRa全称为Long Range，从字面意思就能看出它为长距离而生。那么LoRa到底能传多远呢？2019年1月底，Lacuna Space的CTO Thomas Telkamp就在TTN（The Things Network）大会上演示了使用卫星基站连接全球任意位置的LoRaWAN设备，这背后其实就是依靠了LoRa超远的工作距离。其次，抗干扰性强。在巨大的会场当中，保障远距离控制稳定的另一个要求就是抗干扰性。在空间较大的地方或者是2.4GHz频率干扰严重的环境下，LoRa技术能作为稳定通信的核心技术，具有低于噪声20dB依然可以通信的极限抗干扰技术，这是现有传统通信技术都不具备的，进一步保障了指令下发过程中做到万无一失。当然，LoRa技术低功耗、低成本和大容量也是本次支撑大“雪片”主火炬台的关键，55万余个灯珠，每个都由驱动芯片的单一信道独立控制，如果容量小，那么就无法保障设备在线和网络稳定等问题了。实际上，类似的场景也并非第一次出现，在过往的大型活动和会议上，采用LoRa控制灯光已是司空见惯的事，通过LoRa可以控制哪个灯需要亮，哪个灯需要熄灭，进而呈现各种各样的字、图像等等。
LoRa技术除了在类似的大型晚会中应用，其实它已经深入智能表计、智慧农业、工业控制、资产和人员跟踪、智能建筑、智慧城市、环境监测、智慧家居等众多领域。据ABI Research预测，到2026年，50%的LPWAN物联网解决方案将会使用LoRa方案。
今天，借着冬奥会为契机，我们不妨也再看看LoRa在体育赛事中的应用。其实在超级马拉松赛事当中早已运用到了基于LoRa技术的人员定位和追踪功能。超级马拉松相比普通马拉松有着更长的参赛时间、更长的比赛里程以及更严苛的比赛环境，比如赛事地点经常设置于山区、茂密森林、海边等场所，因此就需要赛事主办方采取更多积极有效的措施防止运动员出现意外，或能及时帮助运动员解决危险。通过LoRa远距离数据传输的优势，则可以轻松满足主办方需求。首先在少量部署LoRa网关的情况下就能对整个赛区进行无死角覆盖，避免了蜂窝网络覆盖不佳造成的信号丢失；其次，LoRa具备超强的抗干扰能力，可以充分保障运动员数据稳定上传；再者，LoRa具备低功耗特性，可保障运动员随身可穿戴设备、报警器或追踪器在长时间的比赛中时时在线。
无论是LoRa技术用于保障冬奥会主火炬舞台效果，还是被用于体育赛事当中，都只是LoRa商业化探索过程中的冰山一角。
Semtech中国区市场战略总监甘泉曾在其书中谈到，“LoRa只是一个底层的调制技术，具体市场怎么用，要看其特点能否被市场发现，是否能创造价值”。北京冬奥会开幕式是LoRa应用的一个绝佳舞台，但可以预见的是未来还将有众多LoRa应用被探索和发现。
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