帳號:
密碼:
CTIMES / 文章 /   
物聯網競賽開跑 LoRaWAN贏在終端節點上
優化行動與在地服務

【作者: 王岫晨】   2020年05月08日 星期五

瀏覽人次:【4536】
  

LoRaWAN具有長距離、低功耗的特點,專為無線電池供電設備所打造。


其省電特性,非常適合用於環境中佈建的感應器等物聯網裝置上。


此外,對於保障雙向通訊、行動化和在地化服務也非常有幫助。



圖一 : LoRa技術特別適用於包括智慧城市、智慧家居與建築等。
圖一 : LoRa技術特別適用於包括智慧城市、智慧家居與建築等。

低功耗廣域網路(LPWAN)是智慧城市等相關應用發展不可或缺的重要通訊技術。它的重要性在於能夠滿足包括環境監控、街道照明、停車管理、智慧建築、智能錶類及車隊管理等全方位應用需求。


LPWAN領域則分支出許多相關的低功耗短距離通訊技術,包括NB-IoT、LoRaWAN與Sigfox等技術。其中LoRaWAN具有長距離、低功耗的特點,其特點是專為採用無線連結、由電池供電設備所建構的智慧城市應用而打造,對於保障雙向通訊、行動化和在地化服務非常有幫助。


優化電池裝置

而究竟什麼是LoRa,還有LoRa可以做些什麼,這是近幾年隨著該技術崛起,大家最想知道的事情。事實上,LPWAN預期將支援物聯網數十億的設備連結,而LoRa技術的主軸,正是用於優化LPWAN的電池壽命、容量、範圍和成本等不同面向的應用規範。



圖二 : 廣大的牧場最適合透過LoRaWAN來追蹤牲畜。
圖二 : 廣大的牧場最適合透過LoRaWAN來追蹤牲畜。

在今天,大多數的網路系統都採用網狀拓樸架構,然而在這種網路系統中,為了要提高覆蓋範圍,當節點在進行資料的傳送時,往往需要透過其他的節點來作為傳輸的中介點,如此一來,會使得整體網路的複雜性與耗電量都大幅提升。


而LoRa的優勢,就在於該技術的遠距離性能十分良好。LoRa採用星狀拓樸架構,可以讓所有節點直接連接到閘道,再透過閘道往後連接至主機來抓取資料。而不同節點之間的溝通,也都是經由閘道來進行傳輸。


閘道設備的優點,就在於只需在定點進行設置,就可以覆蓋更廣泛的範圍(若是使用節點,則需要計較施工與維護的便利性與成本),因此藉由閘道設備,可以連接電源與一般有線網路系統,而不需額外考量耗電量與資料後送等問題。


在這樣的狀況下,節點就可以將耗電量較大的工作,直接交給閘道與中央系統主機來運作,可以將傳輸量最小化來提高電池的續航力。


滿足物聯網應用

LoRa這種低功耗無線通訊技術,是LoRa聯盟和多家全球電信公司所共同支持的環保先進標準化技術,提供覆蓋面廣、能耗低之低成本無線通訊解決方案,用於滿足當前和未來物聯網應用和服務等需求。


而LoRaWAN是以Semtech LoRa技術為基礎的LPWAN協定,適用於物聯網裝置與LoRaWAN網路。LoRaWAN規格能為智慧型裝置彼此之間提供連結能力,而無需複雜的本地端聯網架構。如同上文所提及,LoRaWAN網路是以星形拓撲為基礎,閘道器會在終端裝置以及後端的中央網路伺服器之間,作為連結訊息的橋樑。這些閘道器透過標準IP連線來連接中央網路伺服器,而終端裝置則可以透過無線通訊連線到一個或多個閘道器上。


在LoRaWAN的架構下,所有的終端通訊都是採用雙向進行,同時也支援多點連線,特別注意的是能做到軟體無線升級或其他大量訊息的發佈,藉以縮短空中通訊的時間。在終端裝置以及閘道器之間的數據資料,會透過不同頻率的通道與不同的數據傳輸率來進行傳送。


通常來說,選擇數據傳輸率時,需在通訊範圍與訊息持續時間等選項中進行取捨。由於使用了展頻技術,既使採用了不同的數據傳輸率,彼此之間的通訊也不會互相干擾,而LoRaWAN會產生一組虛擬通道,讓閘道器的容量得以增加。LoRaWAN的數據傳輸率通常介於0.3~50kbps之間,為了讓終端裝置的電池續航力以及整體網路通訊容量可以達到最佳化與最大化,LoRaWAN網路伺服器採用了ADR(適應性數據傳輸率)機制,可以個別管理每個終端裝置的數據傳輸率與無線訊號輸出。


結語

事實上,放眼目前所有的無線通訊技術,任何單一技術都無法滿足所有物聯網的應用。舉例來說,現有的Wi-Fi無線網路與低功耗藍牙都相當適合用於個人行動裝置在室內環境中的使用情境,至於行動通訊技術則能滿足更長距離與更高傳輸量的需求,但是這些應用的耗電量也相對高出許多。


每種無線通訊技術都有其最適合的應用場域,目前多數的網路系統都採用網狀拓樸架構,LoRa技術則適合用於低功耗LPWAN的用途上,LoRaWAN具有長距離、低功耗的特點,可專為無線電池供電的智慧城市應用打造專屬設備,有利於保障雙向通訊、行動性和在地化服務。其最關鍵的省電特性,可以透過電池來提供更久的系統續航力,最多可長達數年之久的電池供電壽命,加上其具備資料傳輸的特性,所以非常適合用於諸如環境中佈建的感應器等物聯網裝置上。


相關文章
因應中國新能源汽車市場需求 車用電子多功能整合應用
5G物聯時代將至 爆發LPWAN應用潛力
資料可安全儲存在雲端...毋庸置疑
IO-Link技術與意法半導體
MCU供應商新品調查分析
comments powered by Disqus
相關討論
  相關新聞
» 後疫時代產業須數位轉型 工研院倡議轉向智慧價值思維
» 科技部創新創業激勵計畫 五團隊獲百萬獎勵金
» ST加入Silicon Catalyst半導體企業孵化生態系統
» 採用分布統計演算法 ST最新ToF 提供多目標測距功能
» AI+5G技術交流南台灣 打造醫療物聯網新趨勢
  相關產品
» 意法半導體推出新數位電源控制器 為600W-6kW應用帶來新的選擇
» ST推出STM32數位電源生態系統 加速先進高效電源解決方案開發流程
» Cartesiam優化STM32開發板 推新版NanoEdge AI Studio
» ST推出新款抗輻射強化元件 提升航太應用效能
» ST推出兩款6腳位封裝同步整流控制器 創新自我調整關斷技術

AD


刊登廣告 新聞信箱 讀者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2020 遠播資訊股份有限公司版權所有 Powered by O3
地址:台北市中山北路三段29號11樓 / 電話 (02)2585-5526 / E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw