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选择无线连接物联网设备的最佳方式


如今,我们有多种选择可以与地球上几乎任何地方的其他人联系。有些几乎是即时的(固定电话,手机,VoIP电话,视频会议),而另一些则使我们可以亲自见面或发送货物(铁路,飞机,公路运输)。其中很大一部分是由物联网驱动的,它不仅使人们能够进行全球通信,而且还促进了机器对机器(M2M)的通信。实际上,全球已经有数十亿已部署的物联网设备可以无限制地进行通信,无论是发送数据还是接收和执行指令。

为了促进这种前所未有的连接水平,将需要多种网络技术来连接物联网节点,具体取决于其功能和位置。

鉴于已部署的物联网节点种类繁多,因此其在连接方面的需求也非常多样化就不足为奇了。但是,有一些关键要求适用于当今几乎所有使用的设备:

无线是首选媒体

连接范围应相当长-在城市环境中应为数公里,而在农村地区则应达到40公里

功耗必须微不足道,以使一个小的电池可以使用数年,或者允许该节点通过能量收集来供电

设备的部署和维护(包括其无线连接)必须简单且成本低廉

物联网涉及的数字惊人。根据研究公司的报告,到2023年,全球活跃的物联网连接将从2018年的70亿增加一倍,达到158亿。其报告继续估计,将有11.5亿台设备使用低功率广域网(LPWAN)连接到更广阔的世界。

LPWAN协议概述

短距离无线连接(蓝牙,Wi-FiZigbee)不太适合将节点远程放置的物联网应用,而蜂窝网络(2G3G4G)通常太耗电,无法满足电池寿命要求物联网。

诸如SigfoxLoRaWeightless之类的LPWAN技术的范围比无线连接更长,并且功耗比蜂窝电话低,这使其成为物联网的理想的地点。还有窄带物联网(NB-IoT),它在GSMLTE网络上使用蜂窝LTE协议。但是,NB-物联网能够双向传输小数据包,同时消耗少量功率。

适用的正确协议

为给定的应用选择的LPWAN技术时,要考虑几个因素。这些包括网络覆盖范围和范围,延迟,能效和服务质量(QoS)以及可扩展性和成本。

远程传感器,例如农业/农业传感器,将具有最小的传输,但需要较长的电池寿命或能量收集的能力。由于LTE覆盖范围最多可能是零散的,因此最有可能在此处选择SigfoxLoRa

在工厂或其他室内设施中,对设备的监视将需要多种具有不同通信需求的传感器类型。可以使用Wi-Fi和以太网,但是在无法使用的情况下,NB-IoT即使在频繁传输的情况下也能够提供高QoS

同样,在不需要高QoS或大量数据的智能建筑(如工作场所或住宅)中监视缓慢移动的环境参数时,LoRaSigfox可能是选择(取决于覆盖范围和室内渗透率)。

不少物联网部署将从基于意法半导体STEVAL-FKI001V1某种形式的混合LPWAN解决方案中受益开发/原型平台,可促进基于Sigfox,蓝牙低功耗(BLE)和1 GHz以下技术的系统设计。该套件包括一个可编程的Jorjin Technologies WS2118模块,该模块嵌入用于BLE功能的BlueNRG-1片上系统(SoC)和用于低于1GHz功能的S2-LP收发器。微小的有源RFMCU电流,以及用于降低电流消耗的低功耗模式,可延长电池寿命,允许使用纽扣电池或通过能量收集长期运行。STEVAL套件与Arduino屏蔽板兼容,包括包含MEMS运动传感器,环境传感器和飞行时间(ToF)测距传感器的板。

另外,设计人员可以利用意法半导体的B-L072Z-LRWAN1 STM32 LoRaWAN发现板(结合了Murata的集成开放模块LoRaWAN解决方案)来开发基于LoRa/FSK / OOK技术的物联网解决方案。随附经过认证的I-CUBE-LRWAN嵌入式软件,可建立全面的LoRaWAN节点。

跟踪或监视移动资产的状态需要较长的电池寿命和低成本的解决方案,这意味着LoRaSigfox可能是极好的解决方案。如果资产经常移动(卡车,货盘等),那么LoRa很可能是最可靠的解决方案。

 

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