低成本、低功耗、遠(yuǎn)距離——哪些應(yīng)用場景需要LPWA無線通信？

LPWA無線通信（應(yīng)用篇）

此前，我們?yōu)槟敿?xì)介紹了LPWA（Low Power Wide Area）無線通信技術(shù)出現(xiàn)的應(yīng)用背景以及LPWA的特點(diǎn)、分類和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。那么，LPWA無線通信技術(shù)目前有哪些低成本、低功耗、遠(yuǎn)距離需求的應(yīng)用呢？

使用LPWA可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)收集遠(yuǎn)程傳感數(shù)據(jù)、進(jìn)行控制和檢測位置。下面通過這六個(gè)典型應(yīng)用事例，我們對(duì)LPWA實(shí)際被如何應(yīng)用在什么樣的用途進(jìn)行介紹。

生活基礎(chǔ)設(shè)施的智能化(智能儀表)

智能儀表作為生活基礎(chǔ)設(shè)施的智能化，通過LPWA的遠(yuǎn)距離無線通信自動(dòng)收集電力、煤氣、自來水等的用量抄表數(shù)據(jù)的智能儀表正在逐步普及。設(shè)置智能儀表對(duì)于企業(yè)和用戶來說都有好處。例如，企業(yè)可以節(jié)省抄表員親臨現(xiàn)場目視查看用量數(shù)值的時(shí)間和成本，用戶可以掌握日常用量。

此外，如果企業(yè)根據(jù)通過LPWA收集的抄表數(shù)據(jù)確認(rèn)發(fā)生了漏電、漏氣、漏水等問題，可以通過遠(yuǎn)程控制切斷供應(yīng)，即可以采取應(yīng)急措施，因此，能夠增強(qiáng)生活環(huán)境的安全性。

在本例中，利用LPWA的場所主要是住宅、企業(yè)等有建筑物的區(qū)域，蜂窩基站充足。因此，通過智能儀表進(jìn)行自動(dòng)抄表時(shí)，通常采用蜂窩LPWA（授權(quán)頻段）。

住宅及設(shè)施的智能化(智能家居、智能鎖等)

在住宅、辦公室、工廠和商業(yè)設(shè)施等建筑物內(nèi)，上述生活基礎(chǔ)設(shè)施以外的部分也在逐步實(shí)現(xiàn)智能化。例如，現(xiàn)在已經(jīng)可以通過對(duì)住宅鎖門（智能鎖）、空調(diào)設(shè)備、照明設(shè)備等多種家電產(chǎn)品進(jìn)行集成和控制，即實(shí)現(xiàn)智能家居、互聯(lián)家居，打造高度便捷、舒適的生活環(huán)境。

此外，對(duì)工廠、辦公室等設(shè)施中的共享空間和會(huì)議室的利用狀況和鎖門狀況可以集中管理，因此，可以擺脫繁瑣的管理工作。

由于以下原因，LPWA正在被考慮用于這些智能化并逐步得到普及：

控制信號(hào)和傳感數(shù)據(jù)量小

蜂窩通信費(fèi)用等運(yùn)用性價(jià)比出眾

維護(hù)工作量少(電池壽命為10年或更長)

在與運(yùn)營商基站之間的通信連接穩(wěn)定的地區(qū)（有很多人生活和活動(dòng)的地區(qū)），既可以選擇蜂窩LPWA（授權(quán)頻段），也可以選擇在蜂窩LPWA與基站之間的連接不穩(wěn)定的區(qū)域（山區(qū)、偏遠(yuǎn)島嶼和遠(yuǎn)離城區(qū)的地區(qū)）還可以使用網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信的非蜂窩LPWA（免授權(quán)頻段）。

跟蹤人和物(可穿戴設(shè)備/跟蹤器)

小型LPWA模塊也可以配備在小型設(shè)備中。例如，通過將其配備在可穿戴設(shè)備和跟蹤器中，就可以獲取人、動(dòng)物和物品等的位置信息，因此，利用這些設(shè)備的位置跟蹤技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。

如果以使用蜂窩LPWA（授權(quán)頻段）為前提，則從可穿戴設(shè)備和跟蹤器發(fā)送的位置數(shù)據(jù)可以通過運(yùn)營商的通信網(wǎng)絡(luò)從蜂窩基站到達(dá)數(shù)據(jù)服務(wù)器，由此可以進(jìn)行跟蹤。借助這項(xiàng)技術(shù)，可以通過可穿戴設(shè)備來看護(hù)兒童、防范寵物走失，還可以在運(yùn)輸貨物時(shí)作為貨物跟蹤器，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)掌握貨物的位置。此外，蜂窩LPWA還支持通過在各個(gè)國家漫游所連接的運(yùn)營商來在國際物流中進(jìn)行跟蹤。

環(huán)境監(jiān)測和農(nóng)業(yè)的智能化

具有遠(yuǎn)距離通信、低消耗電力等特點(diǎn)的LPWA在環(huán)境監(jiān)測、智能農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域也越來越多地被引入。例如，在山區(qū)、偏遠(yuǎn)島嶼、遠(yuǎn)離城區(qū)的地區(qū)，如果在監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置多種各樣的環(huán)境測量傳感器（水溫、水量、土壤、CO2濃度等）并使用非蜂窩LPWA（免授權(quán)頻段），則可以收集從這些傳感器獲取的數(shù)據(jù)。由此可以遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)掌握監(jiān)測點(diǎn)的狀況。此外，以此事例為基礎(chǔ)，人們還在考慮將其從環(huán)境傳感推廣到智能農(nóng)業(yè)（農(nóng)業(yè)技術(shù)）。

此外，如果環(huán)境位于可以與基站進(jìn)行穩(wěn)定通信的城鎮(zhèn)或村莊，則可以使用蜂窩LPWA（授權(quán)頻段）。

戶外智能支付終端的使用

在戶外使用無線通信進(jìn)行支付（智能支付）時(shí)，如果使用Wi-Fi，則由于到達(dá)網(wǎng)關(guān)的信號(hào)強(qiáng)度較弱，服務(wù)器可能無法接收數(shù)據(jù)。此外，如果以智能手機(jī)為終端使用4G LTE、5G等蜂窩式移動(dòng)通信，則通信費(fèi)用的負(fù)擔(dān)可能會(huì)增加。

另一方面，如果利用蜂窩LPWA（授權(quán)頻段），盡管它與4G LTE和5G都同樣是蜂窩方式，但能以比移動(dòng)通信更低的成本實(shí)時(shí)發(fā)送支付數(shù)據(jù)。使用LPWA的智能支付有望用于戶外餐廳、移動(dòng)店鋪、戶外活動(dòng)中的產(chǎn)品銷售、出租車等。

醫(yī)療設(shè)備(CPAP裝置)的遠(yuǎn)程監(jiān)控

被診斷為患有睡眠呼吸暫停綜合癥（以下簡稱為SAS），即在睡眠期間呼吸暫時(shí)停止的人員可能會(huì)在白天出現(xiàn)嚴(yán)重的嗜睡和頭痛。這些癥狀可能會(huì)導(dǎo)致疲勞駕駛，從而引起事故等，可能會(huì)對(duì)生活和社會(huì)產(chǎn)生重大影響，因此，SAS需要治療。作為其代表性治療方法，有CPAP療法（持續(xù)正壓氣道通氣）。與通常在家中使用的CPAP裝置相比，患者需要能夠方便地將裝置攜帶到出差和旅行等外出時(shí)的目的地使用。

因此，本公司通過采用送風(fēng)部件和蜂窩LPWA模塊等本公司小型部件，開發(fā)了一種小型、薄型、易于攜帶的CPAP裝置，并已開始在日本國內(nèi)生產(chǎn)和銷售。

本產(chǎn)品由底座單元和可單手握持大小的主單元組成，主單元可拆下拿到外出目的地。而且，主單元配備了本公司生產(chǎn)的蜂窩LPWA模塊，可實(shí)現(xiàn)與運(yùn)營商基站的遠(yuǎn)距離無線通信。因此，在外出目的地也能將患者的睡眠數(shù)據(jù)發(fā)送到云端，使醫(yī)務(wù)工作者能夠在任意時(shí)間遠(yuǎn)程監(jiān)控睡眠數(shù)據(jù)。

村田制作所的LPWA模塊

村田制作所生產(chǎn)小型、低消耗電力的LPWA模塊。在蜂窩LPWA（授權(quán)頻段）采用LTE CAT.M1（LTE-M）/NB-IoT，在非蜂窩LPWA（非授權(quán)頻段）采用LoRaWAN，提供符合各國采用的LPWA標(biāo)準(zhǔn)的通信模塊陣容。

村田制作所的LPWA模塊的優(yōu)勢

村田制作所為世界各地的多個(gè)領(lǐng)域和用途提供的LPWA模塊具有以下優(yōu)勢和特長。

小型、高質(zhì)量

本公司的LPWA模塊利用與市場上出眾的IC制造商建立牢固的合作伙伴關(guān)系及本公司研發(fā)和制造的組件，在多年培育的精良制造技術(shù)和質(zhì)量管理的基礎(chǔ)上生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了比以前的組件小50%。在可穿戴設(shè)備上配備LPWA模塊也很有效。因其兼容全球超小級(jí)緊湊性、同時(shí)具有穩(wěn)定性和高可靠性、供應(yīng)穩(wěn)定，所以在全世界各個(gè)國家和地區(qū)都得到了廣泛應(yīng)用。

充實(shí)的支持體制

除了提供與用途相適用的LPWA模塊方案外，我們還在各個(gè)國家的無線電法認(rèn)證、連接性驗(yàn)證以及通過引入蜂窩LPWA模塊利用授權(quán)頻段中建立了與運(yùn)營商進(jìn)行合作協(xié)商等滿足客戶需求的支持體制。

LPWA模塊的產(chǎn)品陣容

村田制作所生產(chǎn)和銷售同時(shí)支持LTE CAT.M1（LTE-M）/NB-IoT 的蜂窩LPWA模塊以及支持LoRaWAN的非蜂窩LPWA模塊。每個(gè)模塊都提供符合各國采用的LPWA標(biāo)準(zhǔn)的通信模塊產(chǎn)品陣容。

蜂窩LPWA模塊

我們提供的蜂窩LPWA模塊產(chǎn)品陣容支持適用于邊移動(dòng)邊通信的LTE CAT.M1（LTE-M）和適用于固定使用設(shè)備通信的NB-IoT雙方的授權(quán)頻段標(biāo)準(zhǔn)。

蜂窩LPWA模塊Type 1SC（LBAD0XX1SC）

已在全世界獲得認(rèn)證的超小尺寸LTE Cat.M1（LTE-M）/NB-IoT模塊。支持GPS/GNSS、OpenMCU、iSIM?？梢耘cTruphone合作并通過eSIM提供MVNO網(wǎng)絡(luò)通信。

此外，還提供可用于在引入多個(gè)蜂窩LPWA模塊之前對(duì)動(dòng)作、特性和應(yīng)用進(jìn)行測試的Type 1SC測試套件。

蜂窩LPWA模塊Type 1SE（LBAD0ZZ1SE）

LTE Cat.M1（LTE-M）/NB-IoT模塊。支持日本國內(nèi)的認(rèn)證，并支持Truphone eSIM。

此外，能夠確認(rèn)Type 1SE LPWA模塊的動(dòng)作和特性的測試套件STMicro Discovery套件可從本公司的業(yè)務(wù)合作伙伴公司之一的STMicroelectronics公司獲取。

非蜂窩LPWA模塊］

即使非蜂窩LPAWA標(biāo)準(zhǔn)眾多，支持LoRaWAN的LPWA模塊產(chǎn)品陣容也由于其通信速度和通信距離的平衡出眾而受到了廣泛的支持。

非蜂窩LPWA模塊Type ABZ（CMWX1ZZABZ）

支持不需要許可證的標(biāo)準(zhǔn)——LoRaWAN的非蜂窩LPWA模塊。符合主要地區(qū)的無線電法，并在全世界多個(gè)地區(qū)和運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中工作。

文章來源： Murata村田中國

審核編輯 黃宇