Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Jak wybrać odpowiedni moduł LPWAN

ghost666 10 Lis 2020 08:18 687 0
  • Koszty certyfikacji, związane z budową własnego interfejsu do sieci bezprzewodowych małej mocy dużego zasięgu (LPWAN), takich jak LTE czy LoRaWAN, są na ogół bardzo wysokie. Dlatego preferuje się, w większości urządzeń, korzystanie z gotowych, certyfikowanych modułów.


    Jak wybrać odpowiedni moduł LPWAN



    W poniższym artykule omówione zostało 10 modułów od wiodących dostawców technologii LTE i LoRaWAN LPWAN. Przy doborze odpowiednich modułów do nowego projektu na ostateczny wybór wpływa wiele czynników. Należy wziąć pod uwagę zasięg transmisji, regiony geograficzne obsługiwane przez dany moduł i dostępne częstotliwości pasma. Należy uwzględnić również wymaganą przepustowość danych, pobór mocy i zakres temperatur roboczych modułu.

    Na rysunku po lewej stronie zaprezentowano przykład wykorzystania sieci LPWAN. Jak pokazano na schemacie, urządzenie LPWAN może otrzymywać dane np. na temat zużycia energii, sprzedaży detalicznej, dane medyczne i inne do zdalnego monitorowania, a następnie łączy je bezprzewodowo z różnymi typami platform, w tym ze zdalnymi serwerami. Użytkownicy mogą uzyskać dostęp do informacji za pomocą platformy, takiej jak platforma zarządzania aktywami w chmurze itp. Dzięki zastosowaniu modułu bezprzewodowego można uprościć projekt urządzenia końcowego.

    Moduły LTE-M oraz NB-IoT

    Ponieważ moduły LTE-M i NB-IoT wykorzystują sieci operatorów komórkowych, ich zasięg będzie równie szeroki jak zasięg sieci komórkowej. Wykorzystanie sieci operatorskich oznacza również, że moduły LTE-M i NB-IoT mają wiele możliwości wyboru pasma. Sieci umożliwiają modułom LTE-M przesyłanie znacznie większej ilości danych i szybciej niż mogą to robić moduły LoRaWAN.

    Dostępne sieci operatorów określają użyteczność modułu w danym regionie geograficznym/kraju. Pomyślne wdrożenie modułu w systemie pracującym w określonym kraju wymaga wybrania takiego, który jest certyfikowany i zgodny z siecią, która ma zasięg w danym regionie.

    Na przykład moduły NimbeLink, Digi i Sequans są kompatybilne z operatorami takimi jak AT&T, Verizon i Telus i wszystkie mogą być wdrażane na obszarach obsługiwanych przez te firmy. Jednak tylko moduły NimbeLink i Sequans otrzymały certyfikat Orange, więc moduł Digi nie może być używany w sieciach Orange. Z drugiej strony tylko moduł Sequans jest certyfikowany przez NTT Docomo, dominującego operatora telefonii komórkowej w Japonii, więc moduły NimbeLink i Digi mają znacznie mniejszy zasięg w Japonii.

    Jak wybrać odpowiedni moduł LPWAN


    Moduł NL-SWN-LTE-NRF9160 od NimbeLink oferuje łączność LTE-M (CAT M1) oraz NB-IoT (NB1, NB2) do zastosowań na całym świecie. Moduł posiada ponadto wbudowany odbiornik GPS. Moduły NimbeLink posiadają certyfikowane modemy do sieci LPWAN.

    Jak wybrać odpowiedni moduł LPWAN


    Moduł Monarch GM01Q firmy Sequans łączy modemy LTE-M i NB-IoT w jednym kompaktowym pakiecie w obudowie LGA. Ma bardzo niski pobór mocy, schodzący do 1 µA.

    Wszystkie wymienione powyżej moduły LTE-M / NB-IoT zasilane mogą być niskim napięciem z akumulatora, co zapewnia niskie zużycie energii i dużą oszczędność baterii. Dzięki temu moduł może pracować przez długi czas bez konieczności wymiany baterii. Moduły mają również porównywalnie szeroki zakres tolerancji temperaturowej, co umożliwia im niezawodną pracę w trudnych warunkach.

    Moduły LoRaWAN

    Technologie LoRaWAN zazwyczaj obejmują systemy o zasięgu od 10 czy nawet do 20 km. Na przykład zasięg modułu AMB2220 firmy Würth Elektronik wynosi od 500 m do 5 km. Jednak np. FMLR-72-x-STL0Z firmy Miromico obsługuje - teoretyczny - zasięg do 100 km przy zachowaniu widoczności anten. Im większy zasięg modułu, tym mniej modułów jest potrzebnych do pokrycia danego obszaru. W rezultacie zasięg wpływa na liczbę modułów potrzebnych w systemie i związane z nimi koszty.

    Ogólnie rzecz biorąc, moduły LoRaWAN mają dostęp do mniejszej liczby pasm niż moduły LTE-M czy NB-IoT. Pasma mogą się również różnić w przypadku LoRaWAN. Na przykład AMB2220 firmy Würth Elektronik obsługuje pasma ultrawysokich częstotliwości, a ISP4520 firmy Insight SiP - pasma ultrawysokich częstotliwości oraz pasma średniej częstotliwości.

    Moduły LoRa dalekiego zasięgu firmy MultiTech, RN2483 firmy Microchip, FMLR-72-x-STL0Z firmy Miromico, SGW2828 SG Wireless i AMB2220 firmy Würth Elektronik mogą przesyłać dane z prędkością nieprzekraczającą dziesiątek kilobitów na sekundę. Wyjątkiem jest ISP4520 Insight, który może przesyłać dane z prędkością od 1000 do 2000 kb/s. Zazwyczaj firma decyduje się na dostarczenie modułów LTE lub LoRaWAN. MultiTech jednak oferuje rozwiązania zarówno dla LTE, jak i LoRaWAN.

    Jak wybrać odpowiedni moduł LPWAN


    XDot firmy Multitech jest zgodny z LoRaWAN 1.0.2, zapewniając dwukierunkową transmisję danych do 15 km w przy zachowanej widoczności anten i w zasięgu do 2 km w budynkach, przy użyciu pasm ISM poniżej gigaherców w Ameryce Północnej, Europie i Australii (AU915), regionie Azji i Pacyfiku (AS923), Indiach (IN865) i Korei (KR920).

    Ponieważ moduły LoRaWAN są certyfikowane w procesie certyfikacji realizowanym przez LoRa Alliance, mają ściślejszą standaryzację. Ponadto moduły LoRaWAN nie są zależne od sieci nośnych, a więc nie są powiązane z konkretną lokalizacją geograficzną obsługiwaną przez danego operatora. Dzięki temu użytkownicy nie muszą martwić się problemem interoperacyjności modułów LoRaWAN w konkretnej lokalizacji po uzyskaniu przez urządzenia certyfikatu przez LoRa Alliance.

    Dodatkowo, moduły LoRaWAN są podobne do modułów LTE-M / NB-IoT pod względem tolerancji temperaturowej i sprawności energetycznej, ponieważ wszystkie muszą pracować przez długi czas w terenie przy minimalnym zużyciu energii z baterii.

    W tabeli na stronie źródłowej znajduje się 10 przykładów konkretnych modułów LTE-M / NB-IoT i LoRaWAN wiodących producentów tego rodzaju elementów. Należy pamiętać, że tabela ta służy wyłącznie jako punkt odniesienia. Wybierając konkretny moduł, należy upewnić się, że do porównania wykorzystane zostaną najaktualniejsze specyfikacje uzyskane od dostawców tych elementów. Ponadto pamiętać należy, że niektóre parametry wydajności modułu radiowego podane w tabeli muszą zostać osiągnięte przy użyciu zewnętrznej anteny dołączonej do modułu. Istnieją pewne kompromisy projektowe, dotyczący uzyskiwania wyższej wydajności przy użyciu anteny zewnętrznej w porównaniu z niższą wydajnością przy użyciu zintegrowanej anteny kompaktowej na PCB.

    Podsumowanie

    Zarówno moduły LTE-M / NB-IoT, jak i LoRaWAN muszą działać niezawodnie w trudnych warunkach zewnętrznych z rzadkimi wymianami baterii czy ładowaniem akumulatorów. Chociaż interfejsy LTE-M i NB-IoT mają przewagę pod względem zasięgu transmisji, szybkości transmisji danych i licznych możliwości wyboru pasm, są one ograniczone przez sieć komórkową, która je obsługuje. Jakkolwiek moduły LoRaWAN pozostają w tyle pod względem zasięgu transmisji, transmisji danych i liczby pasm do wyboru, mogą działać w terenie, niezależnie od zasięgu sieci.

    Pierwszą decyzją będzie wybór pomiędzy LTE lub LoRaWAN. Należy porównać parametry i wybrać ten interfejs, który najlepiej odpowiada potrzebom projektowym konkretnej aplikacji, w tym wymiarom modułów. Oto ogólne wytyczne dotyczące doboru modułów:

    * Określ odległość lub zasięg transmisji, aby sprawdzić, czy LTE lub LoRaWAN jest w danej aplikacji lepsze;
    * Oblicz objętość i częstotliwość przesyłanych danych. Jeśli przesyłane będą rzadkie lub małe ilości danych, LoRaWAN będzie lepszym wy borem;
    * Region geograficzny określi, których modułów użyć. W Ameryce Północnej typowymi operatorami są AT&T, Verizon i T-Mobile. Ale w Europie czy Japonii każdy kraj będzie miał własnego operatora sieci komórkowej, dlatego certyfikacja tego konkretnego operatora jest najważniejsza;
    * Niektóre aplikacje wymagają użycia zarówno LTE-M, jak i NB-IoT. W takim przypadku wybierz te moduły, które oferują kombinację tych technologii. Pamiętaj, że wymagany jest tylko jeden protokół. Taniej jest wybrać moduł jednoprotokołowy, taki jak tylko LTE-M;
    * Dostępność interfejsów. Na przykład moduł Telit zapewnia dwupunktowe interfejs USB HS, UART, SPI, GPIO, ADC, interfejs 1.8 SIM i I²C. Może to być wygodne w przypadku niektórych projektów.

    Większość dostawców dostarcza projekty referencyjne, a także zestawy rozwojowe. Te narzędzia są bardzo przydatne i mogą zaoszczędzić sporo czasu podczas projektowania systemu. Dodatkowo należy przetestować moduły, aby upewnić się, że ich parametry spełnią wymagania projektowe.

    Źródło: https://www.eeweb.com/selecting-the-right-lpwan-modules-for-your-designs/

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 10081 postów o ocenie 8343, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • Computer ControlsComputer Controls