隨著物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 的快速擴(kuò)展，數(shù)字傳感器和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也越來(lái)越多地用于連接設(shè)備和系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)更多應(yīng)用。

在消費(fèi)者用例和智能家居中實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)是無(wú)線技術(shù)，如 Wi-Fi、藍(lán)牙和 5G。在所有可用的無(wú)線協(xié)議中，最流行和流行的技術(shù)是藍(lán)牙低功耗 （BLE） 和 LoRa（遠(yuǎn)程）。

適用于短距離網(wǎng)絡(luò)的 BLE 與適用于低功耗廣域網(wǎng)的 LoRa 的結(jié)合，為部署當(dāng)今的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供了一種簡(jiǎn)單且安全的解決方案。

物聯(lián)網(wǎng)部署如何演變

傳統(tǒng)上，物聯(lián)網(wǎng)部署發(fā)生在電信基礎(chǔ)設(shè)施附近，通常位于城市或城鎮(zhèn)。IoT 設(shè)備可以使用LTE-M 或 NB-IoT協(xié)議連接到現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)。這些協(xié)議具有低帶寬、低功耗、低成本的特點(diǎn)，非常適合將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接到蜂窩網(wǎng)絡(luò)。

典型的支持物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品由便攜式電池或插入交流電源插座供電。然而，部署在偏遠(yuǎn)地區(qū)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和傳感器對(duì)電池壽命和維護(hù)提出了后勤挑戰(zhàn)。

現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員通常無(wú)法訪問(wèn)遠(yuǎn)程物聯(lián)網(wǎng)部署。工廠中可能部署了數(shù)百個(gè)傳感器，因此手動(dòng)檢查每個(gè)傳感器是不切實(shí)際的。

為了滿足這些需求，行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者利用最新的無(wú)線趨勢(shì)和技術(shù)，例如 BLE 和 LoRa。通過(guò)融合這些無(wú)線通信技術(shù)，組織可以以更低的成本更有效地在遠(yuǎn)程位置部署物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序，從而開辟新的機(jī)會(huì)。

物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)

物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)在于傳感器設(shè)備到云的無(wú)線連接不必依賴城市的通信基礎(chǔ)設(shè)施的邊緣。BLE 等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越多地成為許多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基本組成部分。

由于 BLE 的小尺寸和高能效架構(gòu)，它使小型無(wú)線傳感器和控件能夠在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上使用電池充電多年。與傳統(tǒng)有線設(shè)備不同，用戶幾乎可以將支持 BLE 的設(shè)備放置在任何位置，而無(wú)需擔(dān)心物理可訪問(wèn)性、技術(shù)難度或財(cái)務(wù)實(shí)用性。

然而，大多數(shù)基于 BLE 的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都依賴手機(jī)的蜂窩連接作為返回云端的網(wǎng)關(guān)。如果蜂窩網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)，則需要 LoRa 技術(shù)。

LoRa 可在視距條件下實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá) 10 英里的遠(yuǎn)程通信，并具有穿透混凝土和樹葉的深度穿透能力。超低功耗要求使電池供電的設(shè)備能夠使用五年以上。與其他調(diào)制方案相比，LoRa 具有極高的能效和抗干擾能力。小接收帶寬和獨(dú)特編碼方案的結(jié)合使 LoRa 無(wú)線電能夠?qū)崿F(xiàn)低至 -140dBm 的接收器靈敏度。這些品質(zhì)使基于 LoRa 的解決方案非常適合需要在許多具有低功耗要求且收集少量數(shù)據(jù)的設(shè)備之間進(jìn)行遠(yuǎn)程通信的應(yīng)用1。

LoRa 無(wú)線射頻技術(shù)在低功耗廣域網(wǎng) （LPWAN） 上的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中派上用場(chǎng)。LoRa調(diào)制技術(shù)構(gòu)成了基于LoRa的軟件協(xié)議LoRaWAN的物理層。

LoRa 和 LoRaWAN 共同實(shí)現(xiàn)了跨工業(yè)應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程連接。

為什么要同時(shí)使用 LoRa 和 BLE？

BLE 和 LoRa 互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，使其成為各種應(yīng)用的理想選擇。

直到最近，BLE 的使用僅限于低吞吐量端點(diǎn)，如信標(biāo)和可穿戴設(shè)備。但是，最新的藍(lán)牙 5.0 可以發(fā)送大型數(shù)據(jù)文件或流式傳輸音頻，而不會(huì)快速耗盡您的設(shè)備電池。另一方面，LoRa 滿足了對(duì)需要遠(yuǎn)距離發(fā)送微小數(shù)據(jù)包的低成本和廣泛部署的傳感器的需求。

BLE 和 LoRa 是構(gòu)成低功耗物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的完整無(wú)線解決方案的關(guān)鍵要求。BLE 解決低功耗短距離連接，而 LoRa 解決低功耗遠(yuǎn)程連接。

另一個(gè)要求是超低功耗微控制器單元 （MCU）。Ambiq Apollo3 Blue 等 MCU 可以處理支持實(shí)時(shí)應(yīng)用所需的低功耗邊緣計(jì)算。這些技術(shù)共同實(shí)現(xiàn)了全球可靠、安全和節(jié)能的物聯(lián)網(wǎng)部署。

更好的物聯(lián)網(wǎng)解決方案

通過(guò)將超低功耗 MCU 與 Northern Mechatronics 等模塊相結(jié)合，企業(yè)可以找到一種安全且經(jīng)濟(jì)高效的解決方案來(lái)遠(yuǎn)程可靠地部署物聯(lián)網(wǎng)，而無(wú)需依賴現(xiàn)有的電信基礎(chǔ)設(shè)施。

公司在決定最佳解決方案時(shí)應(yīng)考慮以下因素：

可擴(kuò)展性

根據(jù)現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)部署的有效性，可能需要在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置額外的端點(diǎn)設(shè)備。但是，隨著生成和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量增加，連接新端點(diǎn)可能會(huì)變得極其復(fù)雜。

邊緣智能

邊緣計(jì)算的興起意味著您的端點(diǎn)設(shè)備可以在本地計(jì)算更多進(jìn)程。然而，為了實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算和智能端點(diǎn)，物聯(lián)網(wǎng)模塊需要有一個(gè)功能強(qiáng)大的微控制器單元，可以實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)。

隨著需要在邊緣處理的實(shí)時(shí)應(yīng)用程序的增加，部署在現(xiàn)場(chǎng)的智能端點(diǎn)的數(shù)量也將增加。借助正確的邊緣計(jì)算硬件，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以自行做出節(jié)省成本的決策，例如在檢測(cè)到爆管時(shí)關(guān)閉水閥。

安全

一流的安全性是云計(jì)算模塊定期發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的必要條件。然而，由于眾多用例、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)類型和不同的部署選項(xiàng)，保持物聯(lián)網(wǎng)解決方案的安全是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。

在某些應(yīng)用程序中，物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的漏洞可能會(huì)泄露對(duì)業(yè)務(wù)運(yùn)作或?qū)Ｓ性O(shè)備制造方式至關(guān)重要的信息。為了保護(hù)數(shù)據(jù)免受網(wǎng)絡(luò)攻擊和潛在的破壞，物聯(lián)網(wǎng)合作伙伴應(yīng)提供全面的工具，例如身份驗(yàn)證方法、登錄訪問(wèn)控制和端到端加密。

能源效率

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) （IIoT） 解決方案必須正常運(yùn)行并在多個(gè)電源之間無(wú)縫切換，例如交流墻壁插座和備用電池。這確保了無(wú)論有什么電源可用，正常的系統(tǒng)操作都是可靠的。

然而，遠(yuǎn)程物聯(lián)網(wǎng)部署必須完全依賴電池供電，這需要持續(xù)數(shù)年才能最大限度地延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間。對(duì)于低功耗物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)解決方案需要以最高能效標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行。但是通過(guò)正確的物聯(lián)網(wǎng)模塊，企業(yè)可以從許多用例中的直接節(jié)能中受益。

構(gòu)成因素

為滿足當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)部署的環(huán)境和性能要求，物聯(lián)網(wǎng)模塊必須具有超小尺寸和高性能組件。盡管外形尺寸很小，但該模塊需要與標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線技術(shù)兼容，例如 Wi-Fi、BLE 和 LoRa。

對(duì)于極端溫度下的物聯(lián)網(wǎng)部署，例如冷供應(yīng)鏈管理，物聯(lián)網(wǎng)模塊必須足夠堅(jiān)固以承受極端寒冷并防止潮濕和潮濕。工業(yè)溫度耐受性是當(dāng)今許多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的必需品。

成本

根據(jù)您的特定部署需求，您可能需要數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)傳感器，每個(gè)傳感器都配備一個(gè) LoRaWAN 網(wǎng)關(guān)。因此，物聯(lián)網(wǎng)傳感器設(shè)備需要具有成本效益才能實(shí)現(xiàn)廣泛部署。

設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可能是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，而且部署和維護(hù)的成本會(huì)迅速增加，即使您不必支付傳統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施成本。因此，您選擇的物聯(lián)網(wǎng)解決方案需要提供足夠的價(jià)值來(lái)支付實(shí)施和管理它的成本。

LoRa 和 BLE 的這種強(qiáng)大組合非常適合低功耗廣域網(wǎng)，并支持關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用，例如工業(yè)機(jī)器健康監(jiān)測(cè)、交付密碼箱和牲畜健康監(jiān)測(cè)。

審核編輯：郭婷