通过LoRa和BLE实现远程、低功耗物联网应用

随着物联网（IoT）的迅速扩展，数字传感器和网络技术也越来越多地用于连接更多应用的设备和系统。

在消费者用例和智能家居中实现物联网的关键技术是Wi-Fi，蓝牙和5G等无线技术。在所有可用的无线协议中，最流行和最流行的技术是蓝牙低功耗（BLE）和LoRa（长距离）。

适用于短距离网络的BLE和低功耗广域网的理想选择LoRa的组合为部署当今的物联网应用提供了一种简单而安全的解决方案。

物联网部署如何演变

传统上，物联网部署发生在电信基础设施附近，通常位于城市或城镇。物联网设备可以使用LTE-M或NB-物联网协议连接到现有的蜂窝网络。这些协议具有低带宽、低功耗、低成本等特性，是将物联网设备连接到蜂窝网络的理想选择。

典型的支持物联网的产品由便携式电池供电，或通过插入交流墙上插座供电。然而，部署在偏远地区的物联网设备和传感器对电池寿命和维护提出了后勤挑战。

现场技术人员通常无法访问远程 IoT 部署。工厂中可能有数百个部署的传感器，因此手动检查每个传感器是不切实际的。

为了满足这些需求，行业领导者利用最新的无线趋势和技术，如BLE和LoRa。通过融合这些无线通信技术，组织可以以更低的成本更有效地在远程位置部署物联网应用程序，从而开辟新的机会。

物联网的未来

物联网的未来在于传感器设备到云的无线连接不必依赖城市通信基础设施的边缘。越来越多的无线网络技术（如BLE）已经成为许多物联网应用的基本组成部分。

得益于BLE的小尺寸和高能效架构，它使小型无线传感器和控件能够在物联网网络上以电池充电的方式运行多年。与传统的有线设备不同，用户可以将支持BLE的设备放置在几乎任何位置，而不必担心物理可访问性，技术难度或财务实用性。

但是，大多数基于BLE的物联网应用程序都依赖于手机的蜂窝连接作为返回云的网关。如果蜂窝网络无法访问，则需要LoRa技术。

LoRa能够在视线条件下实现长达10英里的远程通信，并具有通过混凝土和树叶的深度穿透能力。超低功耗要求使电池供电的设备能够持续使用五年以上。与其他调制方案相比，LoRa具有极高的能效和抗干扰能力。小接收带宽和独特编码方案的结合使LoRa无线电能够实现低至-140dBm的接收器灵敏度。这些特性使基于 LoRa 的解决方案非常适合需要在许多具有低功耗要求且收集少量数据的设备之间进行远程通信的应用1。

LoRa 无线射频技术在低功耗广域网 （LPWAN） 的物联网应用中派上了用场。洛拉调制技术构成了洛拉WAN的物理层，这是一种基于洛拉的软件协议。

LoRa 和 LoRaWAN 共同为工业应用中的物联网设备实现了远程连接。

为什么要同时使用洛拉和BLE？

BLE和LoRa的优势相辅相成，使其成为各种应用的理想选择。

直到最近，BLE的使用仅限于信标和可穿戴设备等低吞吐量端点。但是，最新的蓝牙5.0可以发送大型数据文件或流式传输音频，而不会快速耗尽设备电池电量。另一方面，LoRa满足了对低成本和广泛部署的传感器的需求，这些传感器需要长距离发送微小的数据包。

BLE和LoRa是构成低功耗物联网应用的完整无线解决方案的关键要求。BLE解决低功耗短距离连接，而LoRa解决低功耗远程连接。

另一个要求是超低功耗微控制器单元（MCU）。Ambiq 阿波罗 3 蓝等 MCU 可以处理支持实时应用所需的低功耗边缘计算。总之，这些技术实现了全球可靠、安全和节能的物联网部署。

A Better IoT Solution

通过将超低功耗MCU与北方机电一体化等模块相结合，企业可以找到一种安全且经济高效的解决方案，在不依赖现有电信基础设施的情况下远程可靠地部署物联网。

公司在决定最佳解决方案时应考虑以下几点：

可伸缩性

根据现有物联网部署的有效性，可能需要在网络中设置其他端点设备。但是，随着生成和传输的数据量的增加，连接新端点可能会变得非常复杂。

边缘智能

边缘计算的兴起意味着您的端点设备可以在本地计算更多进程。然而，为了实现边缘计算和智能端点，物联网模块需要有一个功能强大的微控制器单元，可以实时处理数据。

随着需要在边缘处理的实时应用程序的增加，部署在现场的智能端点的数量也将增加。借助正确的边缘计算硬件，物联网设备可以自行做出节省成本的决策，例如在检测到爆裂管道时关闭水阀。

安全

一流的安全性是云计算模块定期发送和接收数据的必要条件。然而，由于众多的用例、网络架构类型和不同的部署选项，保持物联网解决方案的安全是一项巨大的挑战。

在某些应用程序中，物联网环境中的违规行为可能会泄露对业务运作方式或专有设备制造方式至关重要的信息。为了保护数据免受网络攻击和潜在违规行为，物联网合作伙伴应提供全面的工具，例如身份验证方法，登录访问控制和端到端加密。

能效

工业物联网（IIoT）解决方案必须正常运行，并在多个电源（如交流壁式插座和备用电池）之间无缝切换。这确保了无论使用何种电源，正常的系统运行都是可靠的。

但是，远程物联网部署必须完全依赖电池供电，这需要持续数年才能最大限度地延长工作时间。对于低功耗物联网应用，物联网解决方案需要以最高标准的能效执行。但是，借助正确的物联网模块，企业可以从许多用例的直接节能中受益。

外形规格

为了满足当今物联网部署的环境和性能需求，物联网模块必须具有超小的外形尺寸和高性能组件。尽管外形很小，但该模块需要与标准无线技术兼容，例如Wi-Fi，BLE和LoRa。

对于极端温度下的物联网部署，例如冷供应链管理，物联网模块必须足够坚固，以承受极端寒冷并防止潮湿和潮湿。工业温度耐受性是当今许多物联网应用的必需品。

成本

根据您的特定部署需求，您可能需要数百甚至数千个传感器，每个传感器都配备了LoRaWAN网关。因此，物联网传感器设备需要具有成本效益，以实现广泛部署。

设置物联网系统可能是一个复杂的过程，即使您不必支付传统的基础设施成本，部署和维护的成本也会迅速增加。因此，您选择的 IoT 解决方案需要提供足够的价值来支付实施和管理它的成本。

LoRa和BLE的这种强大组合是低功耗广域网的理想选择，并支持关键任务应用，如工业机器健康监测、交付密码箱和牲畜健康监测。

审核编辑：郭婷