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選擇無線連接物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的最佳方式
如今，我們有多種選擇可以與地球上幾乎任何地方的其他人聯(lián)系。有些幾乎是即時(shí)的（固定電話，手機(jī)，VoIP電話，視頻會議），而另一些則使我們可以親自見面或發(fā)送貨物（鐵路，飛機(jī)，公路運(yùn)輸）。其中很大一部分是由物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動的，它不僅使人們能夠進(jìn)行全球通信，而且還促進(jìn)了機(jī)器對機(jī)器（M2M）的通信。實(shí)際上，全球已經(jīng)有數(shù)十億已部署的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以無限制地進(jìn)行通信，無論是發(fā)送數(shù)據(jù)還是接收和執(zhí)行指令。
為了促進(jìn)這種前所未有的連接水平，將需要多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來連接物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，具體取決于其功能和位置。
鑒于已部署的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)種類繁多，因此其在連接方面的需求也非常多樣化就不足為奇了。但是，有一些關(guān)鍵要求適用于當(dāng)今幾乎所有使用的設(shè)備：
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連接范圍應(yīng)相當(dāng)長-在城市環(huán)境中應(yīng)為數(shù)公里，而在農(nóng)村地區(qū)則應(yīng)達(dá)到40公里
功耗必須微不足道，以使一個(gè)小的電池可以使用數(shù)年，或者允許該節(jié)點(diǎn)通過能量收集來供電
設(shè)備的部署和維護(hù)（包括其無線連接）必須簡單且成本低廉
物聯(lián)網(wǎng)涉及的數(shù)字驚人。根據(jù)研究公司的報(bào)告，到2023年，全球活躍的物聯(lián)網(wǎng)連接將從2018年的70億增加一倍，達(dá)到158億。其報(bào)告繼續(xù)估計(jì)，將有11.5億臺設(shè)備使用低功率廣域網(wǎng)（LPWAN）連接到更廣闊的世界。
LPWAN協(xié)議概述
短距離無線連接（藍(lán)牙，Wi-Fi和Zigbee）不太適合將節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)程放置的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，而蜂窩網(wǎng)絡(luò)（2G，3G和4G）通常太耗電，無法滿足電池壽命要求物聯(lián)網(wǎng)。
諸如Sigfox，LoRa和Weightless之類的LPWAN技術(shù)的范圍比無線連接更長，并且功耗比蜂窩電話低，這使其成為物聯(lián)網(wǎng)的理想“的地點(diǎn)”。還有窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT），它在GSM或LTE網(wǎng)絡(luò)上使用蜂窩LTE協(xié)議。但是，NB-物聯(lián)網(wǎng)能夠雙向傳輸小數(shù)據(jù)包，同時(shí)消耗少量功率。
適用的正確協(xié)議
為給定的應(yīng)用選擇的LPWAN技術(shù)時(shí)，要考慮幾個(gè)因素。這些包括網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和范圍，延遲，能效和服務(wù)質(zhì)量（QoS）以及可擴(kuò)展性和成本。
遠(yuǎn)程傳感器，例如農(nóng)業(yè)/農(nóng)業(yè)傳感器，將具有最小的傳輸，但需要較長的電池壽命或能量收集的能力。由于LTE覆蓋范圍最多可能是零散的，因此最有可能在此處選擇Sigfox和LoRa。
在工廠或其他室內(nèi)設(shè)施中，對設(shè)備的監(jiān)視將需要多種具有不同通信需求的傳感器類型?？梢允褂?/span>Wi-Fi和以太網(wǎng)，但是在無法使用的情況下，NB-IoT即使在頻繁傳輸?shù)那闆r下也能夠提供高QoS。
同樣，在不需要高QoS或大量數(shù)據(jù)的智能建筑（如工作場所或住宅）中監(jiān)視緩慢移動的環(huán)境參數(shù)時(shí)，LoRa或Sigfox可能是選擇（取決于覆蓋范圍和室內(nèi)滲透率）。
不少物聯(lián)網(wǎng)部署將從基于意法半導(dǎo)體STEVAL-FKI001V1的某種形式的混合LPWAN解決方案中受益開發(fā)/原型平臺，可促進(jìn)基于Sigfox，藍(lán)牙低功耗（BLE）和1 GHz以下技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該套件包括一個(gè)可編程的Jorjin Technologies WS2118模塊，該模塊嵌入用于BLE功能的BlueNRG-1片上系統(tǒng)（SoC）和用于低于1GHz功能的S2-LP收發(fā)器。微小的有源RF和MCU電流，以及用于降低電流消耗的低功耗模式，可延長電池壽命，允許使用紐扣電池或通過能量收集長期運(yùn)行。STEVAL套件與Arduino屏蔽板兼容，包括包含MEMS運(yùn)動傳感器，環(huán)境傳感器和飛行時(shí)間（ToF）測距傳感器的板。
另外，設(shè)計(jì)人員可以利用意法半導(dǎo)體的B-L072Z-LRWAN1 STM32 LoRaWAN發(fā)現(xiàn)板（結(jié)合了Murata的集成開放模塊LoRaWAN解決方案）來開發(fā)基于LoRa和/或FSK / OOK技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。隨附經(jīng)過認(rèn)證的I-CUBE-LRWAN嵌入式軟件，可建立全面的LoRaWAN節(jié)點(diǎn)。
跟蹤或監(jiān)視移動資產(chǎn)的狀態(tài)需要較長的電池壽命和低成本的解決方案，這意味著LoRa或Sigfox可能是極好的解決方案。如果資產(chǎn)經(jīng)常移動（卡車，貨盤等），那么LoRa很可能是最可靠的解決方案。