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低功耗广域网络模块满足物联网应用需求
来源:Arrow 发布:2023/03/21 浏览量:115

有许多物联网(IoT)应用因为范围较广、距离较远,必须借助低功耗广域网络(LPWAN)技术,来提供更低的设备复杂性和扩展覆盖范围,同时允许重复使用现有的LTE基站,来降低系统建置的成本。本文将为您介绍Murata的低功耗广域网络模块产品特性与应用领域,供您进一步了解与采用。

有许多物联网(IoT)应用因为范围较广、距离较远,必须借助低功耗广域网络(LPWAN)技术,来提供更低的设备复杂性和扩展覆盖范围,同时允许重复使用现有的LTE基站,来降低系统建置的成本。本文将为您介绍Murata的低功耗广域网络模块产品特性与应用领域,供您进一步了解与采用。
 

LTE-M支持广泛的蜂窝设备和服务

 

LTE-M是LTE Cat-M1或长期演进(4G)类别M1的缩写,该技术用于物联网设备直接连接到4G网络(移动网络运营商-MNO,如AT&T或Verizon等),其无需采用网关,通常使用电池运作。LTE-M也是eMTC(增强型机器类型通信)技术的简化行业术语,这是一种由3GPP开发的LPWAN无线电技术标准,用于支持广泛的蜂窝设备和服务(特别是机器对机器和物联网应用)。
 
LTE-M技术可支持地理位置定位,可支持免GPS、低功耗的周期性跟踪应用,其尺寸较小,对想要采用蜂窝连接方式的可穿戴设备来说极具吸引力,由于具备标准化的优势,通过PTCRB/GCF认证,可提高与全球无线网络运营商在物联网应用方面的全球互操作性,支持低电量运作,采用专为低电流消耗而设计的协议,可将电池寿命延长至10年以上,适用于广泛的用例,可以在低成本的同时,支持各类场景的连接。
 
LTE-M还支持相对快速的数据吞吐量、移动性、漫游和潜在的语音服务,并支持HTTPS和MQTTS的安全联机,其移动性可支持在蜂窝网络中针对小区边缘和切换场景的平滑操作。在主要移动设备、芯片组和模块制造商的支持下,LTE-M网络将与2G、3G和4G移动网络共存,并受益于移动网络的安全和隐私功能,例如支持用户身份保密、实体认证、数据完整性和移动设备识别,可广泛应用于可穿戴设备与工业领域,以及能源效率(智能恒温器、照明系统)、温度控制(暖通空调)、设备和建筑物维护、安全(智能锁、运动传感器或摄像头、智能烟雾或火警、漏水、停电探测器)、卫生(水流、纸张消耗、干手气流、芳香或清洁化学喷雾)等应用。

 

NB-IoT具有更低的传输成本

 

窄带物联网(NB-IoT)则是一种基于标准的LPWA技术,旨在支持各种新的物联网设备和服务,NB-IoT显著提高了用户设备的功耗、系统容量和频谱效率,尤其是在深度覆盖方面,可支持超过10年的电池寿命,适用于广泛的用例,可专注于传感器等小容量数据通信,在上行62.50 Kbps和下行26.15 kbps的速度下吞吐量较低,但由于上行通信比下行快,因此适用于定期上传传感器收集的少量信息的应用。
NB-IoT使用LTE标准的子集,但将带宽限制为200kHz的单个窄带,采用新的物理层信号和通道,可满足扩展覆盖范围(农村和室内深处)和超低设备复杂性的苛刻要求。NB-IoT技术具有更低的传输成本,NB-IoT模块的初始成本预计与GSM/GPRS相当,然而其底层技术比GSM/GPRS简单得多,而且随着需求的增加,其成本预计会迅速下降,针对某些对网络延迟要求不高的应用而言,将可以更低的成本提供更低带宽的数据连接,其通过PTCRB/GCF认证的标准化特性,提高了与全球无线网络运营商在物联网应用方面的全球互操作性,并在可能缺乏LTE-M覆盖的情况下,可以使用NB-IoT来提供额外保障,反之亦然。
 
NB-IoT已经得到所有主要移动设备、芯片组和模块制造商的支持,可与2G、3G和4G移动网络共存。它还受益于移动网络的所有安全和隐私功能,例如支持用户身份机密性、实体认证、机密性、数据完整性和移动设备识别。

 

同时支持Cat. M1与NB-IoT的LPWA网络模块

 

Murata推出多款LTE Cat. M1模块LPWA产品,LTE Cat. M1是一种许可标准,需要获得许可才能使用无线电频段,它非常适合物联网应用中,即使速度很慢也需要将成本和功耗尽可能降低的情况。LTE Cat. M1特别适用于移动通信,例如当设备移动时,并且由于它使用许可频段,不太可能发生无线电干扰,并且速度更快,使其可用于物联网和其他应用中的可穿戴设备。
 
LTE Cat. M1适合用于定期上传小量信息的应用,提供1 Mbps上行和1 Mbps下行速度,可实现比NB-IoT更高的通信速度,具有更高的数据速率,支持移动性和网络语音,但需要比NB-IoT使用更多的带宽,并且不能像NB-IoT那样放入保护带频段。
 
Murata推出的Type 1SE(LBAD0ZZ1SE)模块是可同时支持Cat. M1与NB-IoT的模块,符合日本认证标准,并支持Truphone eSIM技术,其支持LTE频段5、8、12、13、14(仅限CAT M1)、17、18、19、20、26、28等低频带,以及1、2、3、4、25中频带,采用Altair ALT1250+ST STM32L462芯片组,内置STMicro MCU、兼容MVNO的eSIM和天线连接器,尺寸仅有15.4 x 18.0 x 2.5mm(最大),采用LGA金属外壳封装,支持UART主机接口,以及ADC、GPIO、I2C、JTAG、PWM、SPI外设接口。
 
Type 1SE(LBAD0ZZ1SE)模块的天线配置采用U.FL连接器,接口电压为3.3V,供电电压为3.3-5.0V,工作温度为-40℃~85℃,并针对Class 3 LTE输出功率进行优化,符合RoHS规范,支持X-CUBE-CELLULAR软件功能,支持超低的睡眠模式电流,低功耗可实现长达10年的电池寿命,休眠电流仅3μA,eDRX电流为<50μA @ 8个超帧,PSM电流支持可配置休眠窗口,最大发射功率为+23dBm,通过FCC/IC/RED/TELEC与GCF/PTCRB认证,支持OTA固件升级,可连接经认证的全球运营Truphone运营商,并支持其他认证,以加快开发进程。

 

提供完整的软硬件开发环境

 

Murata Type 1SE(LBAD0ZZ1SE)模块内置MCU,可支持在睡眠模式下微控制器的超低电流消耗,采用运行频率高达80 MHz的高性能Arm® Cortex®-M4 32位RISC内核,可实现全套DSP指令和内存保护单元(MPU),增强应用的安全性,具备嵌入式AES硬件加速器,支持广泛的增强型I/O和外围设备,连接到两条APB总线、两条AHB总线和一个32位多AHB总线矩阵,并提供一个快速12位ADC(5 Msps)、两个比较器、一个运算放大器、一个内部电压基准缓冲器、一个低功耗RTC、一个通用32位定时器、一个专用于电机控制的16位PWM定时器、四个通用16位定时器和两个16位低功耗定时器,采用STMicro的X-Cube Cellular操作系统。
 
Murata的Cat. M1/NB-IoT模块与业务合作伙伴STMicro搭配评估套件,STMicro Discovery套件B-L462E-CELL1是蜂窝物联网设备的交钥匙开发平台,包含一个由LBAD0ZZ1SE模块供电的低功耗Discovery主板、一个全球覆盖天线和一个扇出板。LBAD0ZZ1SE模块包括一个STM32L462REY6TR微控制器、一个LBAD0XX1SC-DM超小型LTE Cat M/NB调制解调器,和一个带有预付费蜂窝连接数据平面的ST4SIM-200M GSMA认证嵌入式SIM,ST4SIM-200M也可用作应用的嵌入式安全组件(eSE)。
 
B-L462E-CELL1板的STMod+和扩展引脚连接提供了强大的扩展能力和大量的专用附加板选择。此外,扇出板支持使用mikroBUS、ESP‑01、Grove I2C、Grove UART和面包板的附加板。套件还包括ST-LINK调试器/编程器,并附带全面的STM32Cube软件库以及整组的软件示例,以演示端到端连接,提供完整的软硬件开发环境。 
 

结语

 

物联网应用已经逐渐进入人们的生活中,许多长距离、广范围的物联网设备便需要使用支持Cat. M1与NB-IoT的LPWA网络模块,来提升物联网设备的运作效率与使用寿命,Murata的Cat. M1/NB-IoT LPWA网络模块,则将是相关应用的理想选择之一。

 

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