LoRa技術(shù)、LoRa聯(lián)盟及村田L(fēng)oRa模塊CMWX1ZZABZ介紹
工業(yè)4.0的概念是這些年最熱門的話題之一，其中工業(yè)控制結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將是工業(yè)4.0能否成功的關(guān)鍵。LoRa遠(yuǎn)距離無線傳輸技術(shù)將可解決工業(yè)控制聯(lián)網(wǎng)的難題，本文將為您介紹LoRa技術(shù)在工業(yè)控制與電力應(yīng)用的新發(fā)展。
易于建設(shè)和部署的低功耗廣域物聯(lián)技術(shù)
通過網(wǎng)絡(luò)來協(xié)助工業(yè)控制與電力（如智能電表、智能電網(wǎng)等）相關(guān)應(yīng)用，已經(jīng)是明確的發(fā)展方向，但是，該采用哪一種網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)呢？由于工廠、電廠的廠區(qū)范圍通常極為廣闊，有時(shí)設(shè)備還需要跨越不同的建筑物來進(jìn)行互聯(lián)，因此需要覆蓋范圍廣、聯(lián)機(jī)數(shù)量多的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。專為低帶寬、低功耗、遠(yuǎn)距離、大量連接的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的LPWAN（low-power Wide-Area Network，低功耗廣域網(wǎng)），正是工業(yè)控制與電力應(yīng)用的理想選擇，LoRa則是其中的典型代表，也是最有發(fā)展前景的低功耗廣域網(wǎng)通信技術(shù)。
Semtech公司于2013年向業(yè)界發(fā)布了一種新型的基于1GHz以下的超長(zhǎng)距低功耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)（Long Range，簡(jiǎn)稱LoRa）的芯片。其接收靈敏度達(dá)到了驚人的-148dbm，與業(yè)界其他先進(jìn)水平的sub-GHz芯片相比，最高的接收靈敏度提高了20db以上，這確保了網(wǎng)絡(luò)連接可靠性。
2015年3月LoRa聯(lián)盟宣布成立，這是一個(gè)開放的、非盈利性組織，其目的在于將LoRa推向全球，實(shí)現(xiàn)LoRa技術(shù)的商用。LoRa的產(chǎn)業(yè)鏈中（包括終端硬件廠商、芯片廠商、模塊網(wǎng)關(guān)廠商、軟件廠商、系統(tǒng)集成商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商）的每一環(huán)均有大量的企業(yè)，構(gòu)成了LoRa的完整生態(tài)系統(tǒng)，促使了LoRa的快速發(fā)展與生態(tài)繁盛。
LoRa主要在全球免費(fèi)頻段運(yùn)行（即非授權(quán)頻段），包括433、868、915 MHz等。LoRa網(wǎng)絡(luò)主要由終端（內(nèi)置LoRa模塊）、網(wǎng)關(guān)（或稱基站）、服務(wù)器和云四部分組成，應(yīng)用數(shù)據(jù)可雙向傳輸。
LoRa網(wǎng)絡(luò)高達(dá)157db的鏈路預(yù)算使其通信距離可達(dá)15公里（與環(huán)境有關(guān)）。其接收電流僅10mA，超低睡眠電流，這大大延長(zhǎng)了電池的使用壽命；谠摷夹g(shù)的網(wǎng)關(guān)/集中器支持多信道多數(shù)據(jù)速率的并行處理，系統(tǒng)容量大。如果把網(wǎng)關(guān)安裝在現(xiàn)有移動(dòng)通信基站的位置，發(fā)射功率20dBm（100mW），那么在建筑密集的那么在建筑密集的城市環(huán)境中也可以覆蓋2公里左右，而在密度較低的郊區(qū)，覆蓋范圍可達(dá)10公里，這種連接距離相當(dāng)適合大廠區(qū)的工業(yè)控制與電力應(yīng)用。
由村田公司推出的ABZ型LoRa模塊，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(yuǎn)程無線協(xié)議。這款新的獨(dú)立模塊尺寸僅為12.5 x 11.6 x 1.76 mm，采用金屬屏蔽封裝，內(nèi)置Semtech SX1276超長(zhǎng)距離擴(kuò)頻無線收發(fā)器和STMicro公司的STM32L0系列ARM Cortex-M0+ 32位微控制器（MCU）。具有強(qiáng)大的低漂移熱特性的集成TCXO，為射頻收發(fā)器提供了精確的時(shí)鐘源。
村田的ABZ型LoRa模塊可以通過UART、SPI或I2C外設(shè)接口與模塊進(jìn)行通信，具備ADC和多達(dá)18個(gè)GPIO為連接傳感器、開關(guān)和狀態(tài)LED提供了靈活性，該模塊可由2.2至3.6 VDC電源供電。村田CMWX1ZZABZ模塊在世界大多數(shù)地理區(qū)域的工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療（ISM）的868和915 MHz頻譜范圍內(nèi)，都有經(jīng)過預(yù)先認(rèn)證的無線電監(jiān)管批準(zhǔn)。
村田CMWX1ZZABZ模塊的正常輸出功率為+14 dBm，但可以選擇PA升壓功能，將遠(yuǎn)端應(yīng)用或者在室內(nèi)信號(hào)位置不佳的情況下，將射頻輸出增加到+20dBm。該MCU內(nèi)置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，還可以將可選的STSAFE安全組件并入MCU中，以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全功能。該模塊的典型應(yīng)用除了工業(yè)控制與電力應(yīng)用之外，還包括智能測(cè)量、可穿戴設(shè)備、跟蹤、M2M和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）邊緣節(jié)點(diǎn)，可適應(yīng)各種溫度范圍，模塊可于-40至+85℃之間工作。
采用村田的ABZ型LoRa模塊可以加快LoRa網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開發(fā)速度，讓開發(fā)廠商把精力集中在與自身專業(yè)相關(guān)的核心競(jìng)爭(zhēng)力上，加快產(chǎn)品的上市時(shí)間，值得開發(fā)工業(yè)控制與電力應(yīng)用的廠商采用。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2018-06-12
