部署物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,需要專為IoT設(shè)計的無線通信技術(shù),滿足物聯(lián)網(wǎng)的基本要求——低功耗和超長電池壽命;可靠的長距離覆蓋;低運營成本等——即通常所說的低功耗廣域網(wǎng)(LPWA)。
LPWA無線技術(shù)與人們常用的WiFi、藍牙、智能手機使用的蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)有什么關(guān)鍵區(qū)別呢?
問題看似簡單,難道不就是上面提到的“LPWA無線技術(shù)用在需要用低功率發(fā)送少量的數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域”嗎?
實際上,對于應(yīng)用端而言,一個更不容忽視的不同點在于,LPWA無線網(wǎng)絡(luò)通常都沒有指向特定的技術(shù)和運營商服務(wù)。
室內(nèi)搭建個WiFi,或者智能手機上網(wǎng),人們已經(jīng)習慣了運營商負責提供服務(wù)或者特定的技術(shù)(產(chǎn)品)支持——路由器按照說明書設(shè)置,設(shè)備就能自動識別連接;移動通訊運營商更是將簡單到只需要”打勾“的服務(wù)擺在小區(qū)門口。
然而,LPWA無線技術(shù)使用領(lǐng)域相比要廣泛的多。比如基礎(chǔ)設(shè)施、智能房屋、農(nóng)業(yè)、環(huán)境檢測、保健醫(yī)療、工業(yè)、物流運輸、公用事業(yè)(水,煤氣計量)、能源、智能建筑、智能城市、智能停車、定位跟蹤、消費產(chǎn)品的分銷零售和庫存管理等等。 各行各業(yè)、各種場合對IoT設(shè)備的要求都不一樣。 不同應(yīng)用領(lǐng)域部署物聯(lián)網(wǎng)(IoT),定制設(shè)備需要考慮的因素繁多。比如,設(shè)計、電子材料采購以及制造環(huán)節(jié),如何保證穩(wěn)定的供應(yīng)并把握到恰當?shù)氖袌龃翱冢?a target="_blank">射頻標準合規(guī)認證的時間和成本。 另外,LPWA技術(shù)一般采用Sub-GHz頻段來實現(xiàn)遠距離數(shù)據(jù)傳輸,市場上目前有LoRa、Sigfox、LTE-NB1等技術(shù)選項。使用者需要考慮國家地區(qū)、應(yīng)用需求的不同做出選擇。
針對上述問題,村田制作所及其合作伙伴給出了模塊化的解決方案。模塊化的低功耗廣域網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)解決方案的優(yōu)勢很多:
IoT設(shè)備小型化
簡化BOM和采購
更快推向市場,把握推場窗口
簡化RF設(shè)計和認證
優(yōu)化使用設(shè)計資源
降低復(fù)雜度,縮短測試周期
與市場領(lǐng)先IC制造商合作
穩(wěn)定的供應(yīng)
質(zhì)量保證
生產(chǎn)良率
射頻標準
節(jié)省產(chǎn)品認證的時間和成本
合規(guī)
低風險
做為電子零件制造商,Murata的名字通常使人首先想到采用陶瓷材料的電子組件,例如多層陶瓷電容器、表面聲波濾波器和陶瓷諧振器。
實際上,村田制作所還經(jīng)營藍牙和Wi-Fi無線通信組件,在全球額智能手機的這些組件市場中占有很大份額,被稱為近場通信組件專家。村田制作所同樣專注開發(fā)LPWA的市場潛力。
村田制作所目前在全球范圍內(nèi)參與LPWA,并生產(chǎn)LPWA標準“ LoRa”模塊,而且積極與產(chǎn)業(yè)上下游的標準、產(chǎn)品技術(shù)、以及各地區(qū)的運營服務(wù)供應(yīng)商合作,推廣利用LPWA的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù),參與利用LPWA的服務(wù)的創(chuàng)建,向考慮用LPWA的企業(yè)提供模塊化的應(yīng)用支持。
LoRa(遠距離無線電,Long Range Radio),是近年來隨著物聯(lián)網(wǎng)概念而熱門的遠距離低功耗無線通信技術(shù),適合應(yīng)用在距離遠、低速率的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。例如水表、氣表、溫度濕度儀表、報警器、跟蹤定位標簽、安放檢測傳感等終端節(jié)點。
這些節(jié)點通過LoRa無線通信首先與LoRa網(wǎng)關(guān)連接,再通過3G網(wǎng)絡(luò)或者以太網(wǎng)絡(luò),連接到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中,網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器之間通過TCP/IP協(xié)議通信。
基于低功耗局域網(wǎng)無線標準(LoRaWAN),在同樣的功耗條件下LoRa比其它無線射頻通信方式傳播的距離擴大了3-5倍,實現(xiàn)了優(yōu)化的功耗、遠距離、以及穩(wěn)定的信號的統(tǒng)一,特別適合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
LoRaWAN可以說是全球IoT應(yīng)用領(lǐng)域的de-factor標準,是全球LoRa Alliance聯(lián)盟的基礎(chǔ)。村田制作所也是聯(lián)盟的會員之一,與STMicro等企業(yè)合作,設(shè)計生產(chǎn)超小尺寸、價格優(yōu)惠的LoRaWAN標準模組。
村田制作所的LoRa模塊 村田制作所的LoRa兼容模塊ABZ型,是一種新型,緊湊,低成本,低功耗的廣域網(wǎng)(LPWAN)無線模塊,支持LoRaWAN遠程無線協(xié)議。 這款新的獨立模塊尺寸僅為12.5 x 11.6 x 1.76毫米,采用金屬屏蔽封裝,包括Semtech SX1276超遠程擴頻無線收發(fā)器和STMicro STM32L0系列ARM Cortex-M0 + 32位微控制器(MCU)。模塊主要接口有UART,SPI和I2C。并且該模塊支持2.2~3.6V直流供電。 Murata CMWX1ZZABZ模塊已獲得無線電監(jiān)管部門的預(yù)先認證??稍谑澜绱蠖鄶?shù)地域的工業(yè),科學和醫(yī)學(ISM)頻譜中運行868和915 MHz。 村田ABZ型LoRa模塊正常輸出功率為+14 dBm,但可以選擇PA增強功能,以將RF輸出增加至+ 20dBm,以用于長距離應(yīng)用或終端設(shè)備位于室內(nèi)信號不佳的地方。該MCU包括192 kB閃存和20 kB RAM,并具有足夠的內(nèi)存來嵌入客戶應(yīng)用程序并托管其他調(diào)制堆棧。 此外,CMWX1ZZABZ-078嵌入(作為選項) 可信對象TO-Protect。通用MCU的安全軟件庫,可在LoRaWAN上提供增強的安全性。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)人員可以使用配備有此小型模塊的評估套件B-L072Z-LRWAN1輕松評估解決方案。 模塊框圖
該模塊的典型應(yīng)用包括智能計量表、可穿戴設(shè)備、跟蹤、M2M和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)邊緣節(jié)點。該模塊可在-40至+85°C的溫度范圍內(nèi)工作,可適應(yīng)各種溫度。
模塊規(guī)格
產(chǎn)品類別 | MCU模塊 |
產(chǎn)品狀態(tài) | 量產(chǎn) |
等級 | 消費級 |
頻率1 | 860-930MHz |
頻率MHz(最?。?/td> | 860MHz |
頻率MHz(最大) | 930MHz |
工作溫度范圍 | -40至+85 |
芯片組 | Semtech(SX1276)+ STM(STM32L) |
調(diào)制 | FSK,OOK和LoRa調(diào)制 |
天線 | 外部 |
睡眠時鐘 | / |
系統(tǒng)時鐘 | 集成32MHz(TCXO,頻率誤差=±2ppm);32.768KHz(頻率誤差=±20ppm) |
發(fā)射功率 | 最高+ 18.5dBm |
工作溫度°C(最低) | -40 |
工作溫度°C(最高) | 85 |
安裝類型 | LGA |
包 | 金屬屏蔽 |
尺寸 | 12.5 x 11.6 x 1.76mm |
電源電壓(Vdc) | 3.3V DC |
電源電壓最小值 | VDD_MCU,VDD_RF,VDD_TCXO為2.2V |
最大電源電壓 | VDD_MCU,VDD_RF,VDD_TCXO為3.6V |
接收靈敏度 | -135.5dBm @ 1%PER,125kHz BW,SF = 12 |
發(fā)射模式電流 | 128mA @ 20dBm |
接收模式電流 | 21.5mA @ 125kHz帶寬 |
技術(shù) | LPWA |
主機接口 | I2C / UART / USB / SPI |
FCC / IC認證 | FCC / IC認證 |
符合RoHs | 是 |
資質(zhì)認證 | 符合RoHS指令;LoRaWAN認證 |
注1:頻率范圍869-930MHz的村田LoRa模組TypeABZ,僅適用于歐美市場。中國市場適用頻率范圍為(430-510MHz),產(chǎn)品型號為Type1NM-130。
村田LoRa模塊的開發(fā)板
開發(fā)板詳細規(guī)格如下:
嵌入式超低功耗MCU STM32L072CZ,基于ARM的Cortex-M0 +核心,擁有192KB閃存,內(nèi)存20千字節(jié)EEPROM的20個字節(jié)
頻率范圍:860 MHz-930 MHz
USB 2.0 FS
6位定時器,LP-UART,I2C和SPI
嵌入式SX1276收發(fā)器
LORA,F(xiàn)SK,GFSK,MSK,GMSK和OOK調(diào)制(+Sigfox兼容性)
+14 dBm或+20 dBm可選輸出功率
157 dB最大鏈路預(yù)算
可編程比特率高達300 kbit / s
高靈敏度:低至-137 dBm
89 dB的抗干擾能力
Rx電流低至10 mA,寄存器保持200 nA
完全集成的合成器,分辨率為61 Hz
內(nèi)置位同步器,用于時鐘恢復(fù)
同步單詞識別
前導(dǎo)檢測
127 dB +動態(tài)范圍RSSI
LoRaWANA級認證
SMA和U.FL射頻接口連接器
包括50歐姆SMARF天線
7個LED:
4個通用LED
5 V電源LED
ST-LINK-通訊LED
故障電源LED
1個用戶和1個重置按鈕
具有USB重新枚舉功能的板載ST-LINK / V2-1調(diào)試器/編程器:大容量存儲,虛擬COM端口和調(diào)試端口
Arduino Uno V3連接器
通過USB總線或外部VIN/ 3.3 V電源電壓或電池為電路板供電
3×AAA型電池座,可獨立運行
多種可供選擇的集成開發(fā)環(huán)境,包括IAR,Keil,GCC-basedIDEs,ArmMbed
原文標題:【干貨】LPWA物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用為什么需要模塊化解決方案?村田有答案~
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