选择无線(xiàn)连接物(wù)联网设备的最佳方式

2020-05-06

如今，我们有(yǒu)多(duō)种选择可(kě)以与地球上几乎任何地方的其他(tā)人联系。有(yǒu)些几乎是即时的（固定電(diàn)话，手机，VoIP電(diàn)话，视频会议），而另一些则使我们可(kě)以亲自见面或发送货物(wù)（铁路，飞机，公路运输）。其中很(hěn)大一部分(fēn)是由物(wù)联网驱动的，它不仅使人们能(néng)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(yǒu)数十亿已部署的物(wù)联网设备可(kě)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。

為(wèi)了促进这种前所未有(yǒu)的连接水平，将需要多(duō)种网络技术来连接物(wù)联网节点，具體(tǐ)取决于其功能(néng)和位置。

鉴于已部署的物(wù)联网节点种类繁多(duō)，因此其在连接方面的需求也非常多(duō)样化就不足為(wèi)奇了。但是，有(yǒu)一些关键要求适用(yòng)于当今几乎所有(yǒu)使用(yòng)的设备：

无線(xiàn)是首选媒體(tǐ)

连接范围应相当長(cháng)-在城市环境中应為(wèi)数公里，而在农村地區(qū)则应达到40公里

功耗必须微不足道，以使一个小(xiǎo)的電(diàn)池可(kě)以使用(yòng)数年，或者允许该节点通过能(néng)量收集来供電(diàn)

设备的部署和维护（包括其无線(xiàn)连接）必须简单且成本低廉

物(wù)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(wù)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(yǒu)11.5亿台设备使用(yòng)低功率广域网（LPWAN）连接到更广阔的世界。

LPWAN协议概述

短距离无線(xiàn)连接（蓝牙，Wi-Fi和Zigbee）不太适合将节点遠(yuǎn)程放置的物(wù)联网应用(yòng)，而蜂窝网络（2G，3G和4G）通常太耗電(diàn)，无法满足電(diàn)池寿命要求物(wù)联网。

诸如Sigfox，LoRa和Weightless之类的LPWAN技术的范围比无線(xiàn)连接更長(cháng)，并且功耗比蜂窝電(diàn)话低，这使其成為(wèi)物(wù)联网的理(lǐ)想“的地点”。还有(yǒu)窄带物(wù)联网（NB-IoT），它在GSM或LTE网络上使用(yòng)蜂窝LTE协议。但是，NB-物(wù)联网能(néng)够双向传输小(xiǎo)数据包，同时消耗少量功率。

适用(yòng)的正确协议

為(wèi)给定的应用(yòng)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(néng)效和服務(wù)质量（QoS）以及可(kě)扩展性和成本。

遠(yuǎn)程传感器，例如农业/农业传感器，将具有(yǒu)最小(xiǎo)的传输，但需要较長(cháng)的電(diàn)池寿命或能(néng)量收集的能(néng)力。由于LTE覆盖范围最多(duō)可(kě)能(néng)是零散的，因此最有(yǒu)可(kě)能(néng)在此处选择Sigfox和LoRa。

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

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

不少物(wù)联网部署将从基于意法半导體(tǐ)STEVAL-FKI001V1的某种形式的混合LPWAN解决方案中受益开发/原型平台，可(kě)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(kě)编程的Jorjin Technologies WS2118模块，该模块嵌入用(yòng)于BLE功能(néng)的BlueNRG-1片上系统（SoC）和用(yòng)于低于1GHz功能(néng)的S2-LP收发器。微小(xiǎo)的有(yǒu)源RF和MCU電(diàn)流，以及用(yòng)于降低電(diàn)流消耗的低功耗模式，可(kě)延長(cháng)電(diàn)池寿命，允许使用(yòng)纽扣電(diàn)池或通过能(néng)量收集長(cháng)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(kě)以利用(yòng)意法半导體(tǐ)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和/或FSK / OOK技术的物(wù)联网解决方案。随附经过认证的I-CUBE-LRWAN嵌入式软件，可(kě)建立全面的LoRaWAN节点。

跟踪或监视移动资产的状态需要较長(cháng)的電(diàn)池寿命和低成本的解决方案，这意味着LoRa或Sigfox可(kě)能(néng)是极好的解决方案。如果资产经常移动（卡車(chē)，货盘等），那么LoRa很(hěn)可(kě)能(néng)是最可(kě)靠的解决方案。