通過LoRa和BLE啟用遠程,低功耗物聯網應用
隨著物聯網的快速發展,數字傳感器和網絡技術也越來越多地用于連接設備和系統以實現更多應用。
在消費者使用案例和智能家居中支持物聯網的關鍵技術是無線技術,例如Wi-Fi,藍牙和5G。在所有可用的無線協議中,最流行和流行的技術是低功耗藍牙(BLE)和LoRa(遠程)。
適用于短距離網絡的BLE和非常適合低功耗廣域網的LoRa的結合,為部署當今的物聯網應用程序提供了一種簡單而安全的解決方案。
物聯網部署如何發展
傳統上,物聯網部署發生在通常位于城市或城鎮的電信基礎設施附近。物聯網設備可以使用LTE-M或NB-IoT協議連接到現有的蜂窩網絡。這些協議具有低帶寬,低功耗,低成本的特點,是將物聯網設備連接到蜂窩網絡的理想選擇。
典型的支持物聯網的產品由便攜式電池或插入交流壁裝電源插座供電。但是,部署在偏遠地區的物聯網設備和傳感器對電池壽命和維護提出了后勤方面的挑戰。
現場技術人員通常無法進行遠程物聯網部署。工廠中可能部署了數百個傳感器,因此手動檢查每個傳感器都不切實際。
為了滿足這些需求,行業領導者利用了最新的無線趨勢和技術,例如BLE和LoRa。通過融合這些無線通信技術,組織可以以較低的成本更有效地在遠程位置部署物聯網應用程序,從而帶來新的機會。
物聯網的未來
物聯網的未來處于邊緣,傳感器設備到云的無線連接不必依賴城市的通信基礎設施。諸如BLE之類的無線網絡技術已經越來越多地成為許多物聯網應用程序的基本組成部分。
由于BLE的占地面積小和高能效的架構,它使小型無線傳感器和控件能夠在物聯網網絡上使用電池充電多年。與傳統的有線設備不同,用戶可以將支持BLE的設備放置在幾乎任何位置,而無需擔心物理可訪問性,技術難度或財務實用性。
但是,大多數基于BLE的物聯網應用程序都依賴于手機的蜂窩連接作為返回云的網關。如果蜂窩網絡無法訪問,則需要LoRa技術。
LoRa可在視線條件下進行長達10英里的遠程通訊,并具有穿透混凝土和樹葉的深層穿透能力。超低功耗要求使電池供電的設備可以使用五年以上。與其他調制方案相比,LoRa具有極高的能源效率和抗干擾能力。小接收帶寬和獨特的編碼方案相結合,使LoRa無線電能夠實現低至-140dBm的接收器靈敏度。這些特性使基于LoRa的解決方案非常適合需要在許多低功耗設備中收集少量數據的設備之間進行遠程通信的應用。
LoRa無線射頻技術可用于低功耗廣域網(LPWAN)上的物聯網應用。LoRa調制技術構成了LoRaWAN的物理層,LoRaWAN是基于LoRa的軟件協議。
LoRa和LoRaWAN共同為工業應用程序中的IoT設備提供了遠程連接。
為什么要同時使用LoRa和BLE?
BLE和LoRa相輔相成,使其成為各種應用的理想選擇。
BLE的使用僅限于信標和可穿戴設備等低吞吐量端點。但是,最新的藍牙5.0可以發送大型數據文件或流音頻,而不會很快耗盡設備電池的電量。另一方面,LoRa滿足了低成本和廣泛部署的傳感器的需求,這些傳感器需要在遠距離發送微小的數據包。
BLE和LoRa是構成低功耗物聯網應用程序的完整無線解決方案的關鍵要求。BLE解決了低功耗的短距離連接問題,而LoRa解決了低功耗的遠程連接問題。
公司在確定最佳解決方案時應考慮以下幾點:
可擴展性
根據現有物聯網部署的有效性,可能需要在網絡內設置其他終結點設備。但是,隨著生成和傳輸的數據量增加,連接新的端點可能變得極為復雜。
邊緣智能
邊緣計算的興起意味著您的端點設備可以在本地計算更多的進程。但是,要啟用邊緣計算和智能端點,物聯網模塊需要具有功能強大的微控制器單元,可以實時處理數據。
隨著需要在邊緣進行處理的實時應用程序的增加,在現場部署的智能端點的數量也會增加。借助合適的邊緣計算硬件,物聯網設備可以自行做出節省成本的決策,例如在檢測到爆裂的管道時關閉水閥。
安全
一流的安全性是云計算模塊定期發送和接收數據的必要條件。但是,由于存在大量用例,網絡體系結構類型和不同的部署選項,因此要確保物聯網解決方案的安全性將面臨巨大挑戰。
在某些應用程序中,物聯網環境中的漏洞可能泄漏信息,這對于企業的運作方式或專有設備的制造方式至關重要。為了保護數據免受網絡攻擊和潛在的破壞,物聯網合作伙伴應提供全面的工具,例如身份驗證方法,登錄訪問控制和端到端加密。
能源效率
工業物聯網解決方案必須正常運行,并在交流電源插座和備用電池等多種電源之間無縫切換。這樣可以確保無論使用哪種電源,正常的系統操作都是可靠的。
但是,遠程物聯網部署必須完全依靠電池電量,這需要持續數年才能最大化運行時間。對于低功耗物聯網應用,物聯網解決方案需要以最高標準執行以提高能效。有了合適的物聯網模塊,企業可以在許多用例中直接受益于節能。
構成因素
為了滿足當今物聯網部署的環境和性能要求,物聯網模塊必須具有超小的外形尺寸和高性能組件。盡管尺寸很小,該模塊仍需要與標準無線技術兼容,例如Wi-Fi,BLE和LoRa。
對于在極端溫度下的物聯網部署(例如冷供應鏈管理),IoT模塊必須足夠堅固以承受極端寒冷并防止潮濕。對于當今的許多物聯網應用而言,工業溫度承受能力是必需的。
成本
根據特定的部署需求,可能需要數百甚至數千個傳感器,每個傳感器都配有LoRaWAN網關。因此,物聯網傳感器設備需要具有成本效益才能實現廣泛部署。
設置物聯網系統可能是一個復雜的過程,即使不必支付傳統的基礎設施成本,部署和維護的成本也會迅速增加。物聯網解決方案也需要提供足夠的價值,以支付實施和管理它的成本。
LoRa和BLE的強大組合非常適合低功耗廣域網,并支持關鍵任務應用,例如工業機器健康監控,交付密碼箱和牲畜健康監控。