当前已经有各式各样的无线传输技术,像是蓝牙、WiFi、4G等,这些技术之间其实并不是在相互竞争,想要彼此取代对方,反而是各自有其特性,也有各自适合的应用领域。本文将为您介绍LoRa(Long Range)无线技术,其主要是用在低功耗无线广域网(LPWAN, Low Power Wide Area Network),顾名思义,它就是应用在远距离的低功耗网络传输应用。
公用事业适合采用低功耗无线广域网
现阶段,物联网可以选择的网络连接方式包括局域网络(LAN)、低功耗无线广域网(LPWAN)、蜂窝网络(Cellular),但是并没有一项技术可以覆盖所有的物联网应用场景。像是WiFi和蓝牙主要应用于个人设备相关的应用,4G蜂窝技术主要应用于需要高数据吞吐量,以及需要供电的应用场景。本文所要探讨的LPWAN应用场景,其特性包括要求较长的电池寿命,并且传感器和应用在长距离下,每小时只需要传递几次数据,不需要进行高速、大量的数据传输。在这种应用需求之下,LoRa无线技术便应运而生,LoRa源自于Long Range(长距离)这个单词,所以它的最大优点就是长距离传输,单个网关或者基站可以覆盖整个城市或者数百千米的范围。
低功耗无线广域网(LPWAN)中以LoRaWAN(Long Range Wide Area Network)因拥有较多电信商投入,加上是公开网络,并能于噪声位准(Noise Level)以下维持运作,故较多厂商采用该技术。LoRaWAN能应用于公开网络和私有网络,并兼具长距离、低成本等优势,此外,LoRaWAN更有低功耗、能维持较长电池寿命的优点。
北京门思科技致力于LoRaWAN解决方案的开发,推出相关的无线模块、基站与云服务,建立完善的物联网网络环境,可以应用在水表、电表、燃气表的远程数据收集,或是智能交通、停车场、定位等应用,以及智能楼宇(温度、湿度、毒烟、门禁……),与智能水利、农业、设备管理等应用领域,可在智能仪表读取、智能园区、智慧工厂、智能农业、智能城市等应用项目中,发挥LoRaWAN的物联网应用潜力。
由于LoRaWAN的架构较为庞大,牵涉到前端的LoRa传输模块,中间的网关,后端的云服务(服务器),因此产品的品项较为多样。门思科技推出的LoRa模块中,包含了PM系列的LoRa射频前端模块,具备SPI接口,采用LCC封装,可以快速地跟想要搭配的电子产品嵌入集成在一起,降低客户的设备开发成本。此外,还有UM系列的LoRa透明传输模块,内置UART接口,具有四种运作模式与弹性化的参数,在休眠与节能模式下,功耗低于1.3μA,可以协助在短时间内完成产品的开发。
门思科技也推出了支持LoRaWAN协议与UART接口的LW系列LoRaWAN模块,能够支持多重参数的弹性配置与数据传输。此外还有基于LoRa射频模块与低功耗Cortex-M0+微控制器的OM系列LoRa射频模块,搭配可以免费使用的软件开发工具包,可以用来开发多种物联网传感器节点,而不需添加额外的微控制器。
在网关方面,门思科技推出可在室内使用的GDI系列网关,其采用Semtech SX1301基频处理器与数据集讯机,采用Micro-USB接口可以配置高达98个信道,是极具配置弹性的网关。此外,GDO系列网关则是可在户外使用,其同样采用SX1301芯片,通过Micro-USB接口可以配置高达196个信道,实现具配置弹性与监视功能的网关。
在后端的服务器方面,门思科技推出了ThinkOne服务器,支持LoRaWAN标准,可以存取LoRaWAN网关,支持数据库与TCP服务与用户系统互动,ThinkOne服务器可以支持云服务或是采用LAN局域网的布建方式,其中包含网络服务器(Nserver)、应用程序服务器(Aserver)与管理服务器(LWConsole),客户端服务器(Cserver)则是客户开发的B/S或C/S架构的服务器,通过与Aserver的通信接口实现对节点数据的上行和下行通信。
LoRa无线通信技术的低功耗、长距离传输特性,使其相当适用于大范围数据的传送、接收的物联网应用,不过,除了硬件之外,相关的应用程序、管理系统的开发,将会是这些应用能否成功的关键。此外,像是远程抄表、水利、气象观测等公用事业应用,每个项目都牵涉到庞大的软硬件的投入,市场潜力相当惊人,值得厂商们在相关应用的开发上投入更多心力。