LPWA物联网应用为什么需要模块化解决方案?村田有答案

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部署物联网应用,需要专为IoT设计的无线通信技术,满足物联网的基本要求——低功耗和超长电池寿命;可靠的长距离覆盖;低运营成本等——即通常所说的低功耗广域网(LPWA)。

LPWA无线技术与人们常用的WiFi、蓝牙、智能手机使用的蜂窝移动网络有什么关键区别呢?

问题看似简单,难道不就是上面提到的“LPWA无线技术用在需要用低功率发送少量的数据的应用领域”吗?

实际上,对于应用端而言,一个更不容忽视的不同点在于,LPWA无线网络通常都没有指向特定的技术和运营商服务。

室内搭建个WiFi,或者智能手机上网,人们已经习惯了运营商负责提供服务或者特定的技术(产品)支持——路由器按照说明书设置,设备就能自动识别连接;移动通讯运营商更是将简单到只需要”打勾“的服务摆在小区门口。

然而,LPWA无线技术使用领域相比要广泛的多。比如基础设施、智能房屋、农业、环境检测、保健医疗、工业、物流运输、公用事业(水,煤气计量)、能源、智能建筑、智能城市、智能停车、定位跟踪、消费产品的分销零售和库存管理等等。

各行各业、各种场合对IoT设备的要求都不一样。

不同应用领域部署物联网(IoT),定制设备需要考虑的因素繁多。比如,设计、电子材料采购以及制造环节,如何保证稳定的供应并把握到恰当的市场窗口;射频标准合规认证的时间和成本。

另外,LPWA技术一般采用Sub-GHz频段来实现远距离数据传输,市场上目前有LoRa、Sigfox、LTE-NB1等技术选项。使用者需要考虑国家地区、应用需求的不同做出选择。

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针对上述问题,村田制作所及其合作伙伴给出了模块化的解决方案。模块化的低功耗广域网物联网解决方案的优势很多:

  1. IoT设备小型化
  2. 简化BOM和采购
  3. 更快推向市场,把握推场窗口
  • 简化RF设计和认证
  • 优化使用设计资源
  • 降低复杂度,缩短测试周期

     4. 与市场领先IC制造商合作

  • 稳定的供应
  • 质量保证
  • 生产良率

     5. 射频标准

  • 节省产品认证的时间和成本
  • 合规
  • 低风险

做为电子零件制造商,Murata的名字通常使人首先想到采用陶瓷材料的电子组件,例如多层陶瓷电容器、表面声波滤波器和陶瓷谐振器。

实际上,村田制作所还经营蓝牙和Wi-Fi无线通信组件,在全球额智能手机的这些组件市场中占有很大份额,被称为近场通信组件专家。村田制作所同样专注开发LPWA的市场潜力。

村田制作所目前在全球范围内参与LPWA,并生产LPWA标准“ LoRa”模块,而且积极与产业上下游的标准、产品技术、以及各地区的运营服务供应商合作,推广利用LPWA的物联网服务,参与利用LPWA的服务的创建,向考虑用LPWA的企业提供模块化的应用支持。

LoRa(远距离无线电,Long Range Radio),是近年来随着物联网概念而热门的远距离低功耗无线通信技术,适合应用在距离远、低速率的物联网领域。例如水表、气表、温度湿度仪表、报警器、跟踪定位标签、安放检测传感等终端节点。

这些节点通过LoRa无线通信首先与LoRa网关连接,再通过3G网络或者以太网络,连接到网络服务器中,网关与网络服务器之间通过TCP/IP协议通信。

基于低功耗局域网无线标准(LoRaWAN™),在同样的功耗条件下LoRa比其它无线射频通信方式传播的距离扩大了3-5倍,实现了优化的功耗、远距离、以及稳定的信号的统一,特别适合物联网应用。

LoRaWAN™可以说是全球IoT应用领域的de-factor标准,是全球LoRa Alliance联盟的基础。村田制作所也是联盟的会员之一,与STMicro等企业合作,设计生产超小尺寸、价格优惠的LoRaWAN标准模组。

2村田制作所的LoRa模块

村田制作所的LoRa模块

村田制作所的LoRa兼容模块ABZ型,是一种新型,紧凑,低成本,低功耗的广域网(LPWAN)无线模块,支持LoRaWAN远程无线协议。

这款新的独立模块尺寸仅为12.5 x 11.6 x 1.76毫米,采用金属屏蔽封装,包括Semtech SX1276超远程扩频无线收发器和STMicro STM32L0系列ARM Cortex-M0 + 32位微控制器(MCU)。模块主要接口有UART,SPI和I2C。并且该模块支持2.2~3.6V直流供电。

Murata CMWX1ZZABZ模块已获得无线电监管部门的预先认证。可在世界大多数地域的工业,科学和医学(ISM)频谱中运行868和915 MHz。

村田ABZ型LoRa模块正常输出功率为+14 dBm,但可以选择PA增强功能,以将RF输出增加至+ 20dBm,以用于长距离应用或终端设备位于室内信号不佳的地方。该MCU包括192 kB闪存和20 kB RAM,并具有足够的内存来嵌入客户应用程序并托管其他调制堆栈。

此外,CMWX1ZZABZ-078嵌入(作为选项) 可信对象TO-Protect。通用MCU的安全软件库,可在LoRaWAN上提供增强的安全性。物联网应用开发人员可以使用配备有此小型模块的评估套件B-L072Z-LRWAN1轻松评估解决方案。

模块框图

模块框图

 

该模块的典型应用包括智能计量表、可穿戴设备、跟踪、M2M和物联网(IoT)边缘节点。该模块可在-40至+85°C的温度范围内工作,可适应各种温度。

模块规格

产品类别 MCU模块
产品状态 量产
等级 消费级
频率¹ 860-930MHz
频率MHz(最小) 860MHz
频率MHz(最大) 930MHz
工作温度范围 -40至+85
芯片组 Semtech(SX1276)+ STM(STM32L)
调制 FSK,OOK和LoRa™调制
天线 外部
睡眠时钟 /
系统时钟 集成32MHz(TCXO,频率误差=±2ppm); 32.768KHz(频率误差=±20ppm)
发射功率 最高+ 18.5dBm
工作温度°C(最低) -40
工作温度°C(最高) 85
安装类型 LGA
金属屏蔽
尺寸 12.5 x 11.6 x 1.76mm
电源电压(Vdc) 3.3V DC
电源电压最小值 VDD_MCU,VDD_RF,VDD_TCXO为2.2V
最大电源电压 VDD_MCU,VDD_RF,VDD_TCXO为3.6V
接收灵敏度 -135.5dBm @ 1%PER,125kHz BW,SF = 12
发射模式电流 128mA @ 20dBm
接收模式电流 21.5mA @ 125kHz带宽
技术 LPWA
主机接口 I2C / UART / USB / SPI
FCC / IC认证 FCC / IC认证
符合RoHs
资质认证 符合RoHS指令;LoRaWAN认证

注1:频率范围869-930MHz的村田LoRa模组TypeABZ,仅适用于欧美市场。中国市场适用频率范围为(430-510MHz),产品型号为Type1NM-130。

如需了解该型号产品的详细规格(Order Number:LBAA0ZW1NM-130),请进入产品页面查询:https://wireless.murata.com/type-1nm-130.html

村田LoRa模块的开发板

村田LoRa模块的开发板

开发板详细规格如下:

  • 嵌入式超低功耗MCU STM32L072CZ,基于ARM ®的Cortex ® -M0 +核心,拥有192KB闪存,内存20千字节EEPROM的20个字节
  • 频率范围:860 MHz-930 MHz
  • USB 2.0 FS
  • 4通道,12位ADC,2×DAC
  • 6位定时器,LP-UART,I 2 C和SPI
  • 嵌入式SX1276收发器
  • LORA ®,FSK,GFSK,MSK,GMSK和OOK调制(+Sigfox™兼容性)
  • +14 dBm或+20 dBm可选输出功率
  • 157 dB最大链路预算
  • 可编程比特率高达300 kbit / s
  • 高灵敏度:低至-137 dBm
  • 89 dB的抗干扰能力
  • Rx电流低至10 mA,寄存器保持200 nA
  • 完全集成的合成器,分辨率为61 Hz
  • 内置位同步器,用于时钟恢复
  • 同步单词识别
  • 前导检测
  • 127 dB +动态范围RSSI
  • LoRaWAN™A级认证
  • SMA和U.FL射频接口连接器
  • 包括50欧姆SMARF天线
  • 7个LED:
  • 4个通用LED
  • 5 V电源LED
  • ST-LINK-通讯LED
  • 故障电源LED
  • 1个用户和1个重置按钮
  • 具有USB重新枚举功能的板载ST-LINK / V2-1调试器/编程器:大容量存储,虚拟COM端口和调试端口
  • Arduino Uno V3连接器
  • 通过USB总线或外部VIN/ 3.3 V电源电压或电池为电路板供电
  • 3×AAA型电池座,可独立运行
  • 多种可供选择的集成开发环境,包括IAR™,Keil,GCC-basedIDEs,Arm® Mbed™

此模块可以通过村田及其合作方渠道购买:

村田制作所:https://wireless.murata.com/products/where-to-buy.html?parts=CMWX1ZZABZ-078&partnumber2=CMWX1ZZABZ-091&partnumber3=CMWX1ZZABZ-TEMP

意法半导体:https://estore.st.com/en/b-l072z-lrwan1-cpn.html

(以下相关活动介绍内容源自腾讯云加社区)

村田制作所作为IoT上游技术与产品的供应商,为了帮助中国物联网成长,支持LoRa基础网络的建设,与运营商腾讯正在开展合作。

腾讯通过腾讯云物联网开发平台提供 LoRaWAN 物联网络接入能力,及一站式的物联网全栈服务,为用户提供基础设施建设服务。由于合作伙伴及开发者可通过腾讯开放共享的 LoRa 社区网络,就近完成 LoRaWAN设备接入,从而大幅降低LoRaWAN的部署成本和使用门槛。

2019 年 ,腾讯开放了开发者共建共享的 LoRa 社区网络。目前社区公开的 LoRaWAN 网关已突破 700 个数量的关键里程碑,其中包括开发者自建的 200 余个 LoRaWAN 网关,以及腾讯开放的在深圳自建的数百个网关。

为了庆祝 LoRaWAN 网关突破 700 个数量的关键里程碑,同时也希望更多 LoRa 开发者加入到腾讯云 LoRa 生态,今年,腾讯与上游企业合作再次举办 LoRa 社区网关点亮活动!

活动介绍

本次腾讯LoRa社区网关点亮活动,开发者通过自有设备完成 LoRaWAN 网关在腾讯云物联网开发平台上的点亮操作,完成 LoRaWAN 节点及网关的接入实践文章并在腾讯的云加社区进行发帖,作品审核公布后即可获得奖品(腾讯鼠年生肖公仔)。

2020年8月21日——2020年10月18日,活动期间需要完成LoRaWAN节点网关的接入实践, 并在作品问卷中提交相应信息。其中:

  • 作品审核时间:10月19日-10月25日
  • 结果公布时间:10月26日
  • 奖品寄送及套件返现时间:10月26日-10月30日

开发套件

为了方便开发者更好地参与活动,开发者除了自行准备开发套件之外,如有需要还可购买合作厂商的开发套件。本次活动得到腾讯云生态伙伴的大力支持,包括:

  • 腾讯云联名 TSC_WL_EVK STM32WL 评估板(意法半导体、瑞兴恒方、深圳智芯云)
  • 唯传 LoRaWAN 开发套件(唯传)
  • RAK LoRa 应用实践开发套件(RAK)
  • EasyLinkin LoRa应用开发套装(慧联无限)
  • Rejeee M-GW1302S-EV(南京仁钰)
  • Murata开发套件(村田制作所)

活动期间购买 LoRa 相应套件的开发者可获得不同的折扣奖励支持,比如村田的开发套件,就可获得后续村田模块样品订单优惠(50片8折, 100片75折)。

Murata开发套件


Murata开发套件(村田制作所)
原价 $ 46.5
作品审核公布后参赛者联系商家,
购买村田模块享受50片8折, 100片75折优惠
购买方式:扫图片中二维码进行购买

相约点亮LoRa 社区网关
共举红心盛况
我们在云加社区等你!
不见不散!

参考链接

腾讯云加社区:https://cloud.tencent.com/developer/team/TencentIoT
作品提交:https://wj.qq.com/s2/6927592/f81c
村田LoRa产品方案:https://www.murata.com/zh-cn/products/connectivitymodule/lpwa/lora

文章来源:Murata村田中国

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