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千米电子破解物联网行业难题,LaKi重塑无线技术选型新观念

2020年09月28日 14:29来源:未知手机版

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NB-IoT、LoRa、Zigbee和蓝牙这四种无线技术可能是目前物联网行业应用最多的无线技术了,特别是NB-IoT和LoRa等低功耗广域网(LPWAN)技术的出现,由于他们的广覆盖和低功耗特性大大降低了物联网的建设成本和终端成本,在不温不火了多年的物联网市场掀起了一个小高潮。但LoRa和NB-IoT等低功耗广域网技术是以牺牲时延而获得低功耗的,其低时延通讯模式的功耗非常高,在对时延有要求的物联网应用中不具备优势,但实际上,对时延是有要求的物联网应用占据了很大的比例(超过70%),也就是说,LoRa、NB-IoT等技术只适合少量应用的接入,网络价值还不够高。目前在国内各运营商投入大量资源进行推广的NB-IoT进展缓慢就是明证。

低功耗广域网无法解决低时延业务的低成本接入,那么业内是如何解决这个问题的呢? 对于能够采用电源的场景,无需关注技术的功耗问题,但问题是很多地方并不具备接电源的条件;即便具备这个条件,一旦终端多了,无处不在的电源线也会让人抓狂,因此,采用电源线供电并不具备大规模应用的基础,电池供电才是主要的供电形式,这就需要采用的技术必须具备低功耗特性。现有的连接技术中,具备在低时延条件下低功耗的主要有蓝牙、Zigbee等技术,它们也是被业内采用很多的连接技术,能够承载较多种类的业务,网络价值比较高;但这类技术的通讯距离比较短,网络容量也有限,因此建网成本高、维护管理比较困难,只能小范围应用。

由此可见,主流无线技术由于技术本身的限制使物联网从业者们不得不在选择技术路线时妥协,不得不根据应用特点和使用场景来选择合适的技术,这样才可能具备较好的性价比。这种观念也已经成为了物联网从业者们的一个根深蒂固的观念。

但这样的妥协并没有带来足够高的投资回报,反而导致应用碎片化、网络复杂化、价值单一化等问题,这些都阻碍了物联网行业的发展速度。这从中国的物联网市场发展现状可以看出来,中国物联网市场可能是全球目前最繁荣的市场了,例如,2018年Semtech的LoRa有60%的市场营收来自于中国。但这种繁荣的背后有大量政府补贴类项目的支撑,而不是市场化的结果。要实现行业的真正繁荣,物联网的投资回报必须要达到市场化能够接收的程度,而要达到这个目标,除了创新,别无它途。

千米电子从2014年就注意到了物联网行业的这个投资回报较低的难题,其核心团队成员都受益于改革开放中高科技企业“引进来、走出去”的国策,在大量的研发实践中积累了深厚的技术基础和丰富的研发经验,并在射频等难度很高的领域有大量成功的设计经验。他们发现,如果能够研发出一种能够同时做到广覆盖、低功耗和低时延的无线技术,而且具备一定的数据速率的化,那么这种技术就既可以具备低功耗广域网的低成本,又具备蓝牙、Zigbee等物联网络的高价值,成本低投资收益高,这样的网络投资回报就会很高,这样就从技术的角度解决了物联网行业存在多年的难题,能够让物联网行业真正进入爆炸式发展的阶段。

千米电子在研究了各种主流技术后,发现通过优化现有的技术已经无法实现这个目标,最后决定回到技术原点,单纯从物联网的数据特点出发,从头构建一个能够同时实现广覆盖、低功耗和低时延的完整通讯技术。

经过五年的潜心研发,千米电子终于在2020年3月底成功下线了第一批LaKi射频SoC量产芯片。这颗芯片集成了射频、功放、低噪音滤波器、基带、实时时钟、32位CPU、电源管理、AES128加密等模块,除了CPU是外购IP外,其他均为千米电子自主研发,具有完全的知识产权。 其标准型模组实测通讯距离可达1.5公里,发射电流4.5mA@0dBm,8.5mA@4dBm,接收电流7.5mA(Max gain)。结合LaKi无线通讯协议,在1公里以上通讯距离、监听周期为1秒的双向实时通讯模型下,通讯距离达1.5公里的LaKi标准型模组的平均电流约3微安,年均功耗不超过30mAh/年;而在上述实时通讯模型下,加了外置功放的增强型模组通讯距离可达5公里以上,最大工作电流不超过20mA,年均功耗也不超过40mAh/年。 一颗纽扣电池就可以供他们在双向实时通讯模型下工作数年。相比于低功耗广域技术的LoRa、NB-IoT等来说,LaKi双向实时工作模式下的功耗和他们的睡眠电流相仿甚至更低!相比于低功耗、低时延的短距技术蓝牙、Zigbee等,在同样的通讯距离下LaKi的功耗更低,而随着通讯距离的增加,这种优势更加明显。除此以外,LaKi的数据速率最低达250kbps,最高可达1Mbps,并发用户容量可达2000终端/秒。从这些指标看来,千米电子非常成功地同时实现了广覆盖、低时延和低功耗三大关键特性,使人们不用再根据应用特点选择技术路线,只需要一个LaKi网络,就可以接入绝大多数物联网应用,实现一网万物,非常适合物联网最后一公里海量终端低成本接入,大幅提升了物联网的投资回报。

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