新型蜂窝物联网SiP赋能更小型、更高效的资产跟踪器

全球每天都有无数的物品需要远距离运输，其中包括许多贵重物品。根据世界航运理事会(World Shipping Council)数据^[1]，全球有2.5亿个集装箱通过海陆运输，其中的任何一个，都可能装有价值数百万美元的制成品、机床、药品、车辆、食品、化学品或其他各种资产。

虽然多式联运货运系统成熟高效，但也有可能出现差错。《纽约客》(The New Yorker^[2])杂志指出，一个集装箱可容纳五千个独立的箱子，一艘轮船可以在数小时内卸下九千个集装箱，而世界最大的港口每天需要处理多达十万个集装箱。数量如此庞大，要追踪其中的每一件物品，实在是一个巨大挑战。在运输过程中，物品丢失或损坏在所难免。搬运不当、包装不正确以及暴露在不利的环境条件下，都是造成损失的主要原因。

Nordic引领蜂窝物联网资产跟踪技术

Nordic提供端到端蜂窝物联网平台以支持蜂窝物联网资产跟踪应用，该平台为蜂窝物联网的设计、制造和部署带来了简便性、稳定性和成本效益。供应商首次可以获取由一家公司设计、管理和提供的芯片、软件和服务。

这款全面的蜂窝物联网解决方案为资产跟踪器开发商节省了大量的时间、资金和工程资源，并且减少了处理分散供应链的烦恼。

Nordic统一的可扩展nRF Connect SDK可以为用户简化开发工作。nRF Connect for Desktop 软件还提供了独特的蜂窝物联网工具，用于优化功耗以及评测、监控和调试网络连接。

蜂窝物联网助力高能效资产追踪器

蜂窝物联网 (LTE-M或NB-IoT)为多式联运物流资产跟踪提供了理想的解决方案。这项技术利用成熟的蜂窝基础设施，可提供千米以上的跟踪距离，并且功耗低，从而实现了长电池寿命。以基于Nordic nRF91系列SiP的蜂窝物联网资产追踪器为例，在船载状态下，可以存储来自全球导航卫星系统(GNSS)的位置数据，以及来自传感器的各种信息，包括集装箱门是否打开，以及撞击、振动、温度、湿度和其他关键数据。当回到蜂窝网络范围内时，就可以将数据上传到云端，以便用户随时随地访问数据。

Nordic的nRF91系列SiP具有多模调制解调器，允许资产跟踪器制造商选择 NB-IoT或LTE-M连接。NB-IoT适用于固定位置的资产，而LTE-M则适合移动跟踪，例如卡车或火车上的集装箱。不同地区或运营商可能支持其中一种协议；通过同时支持这两种协议，Nordic能够提供更加全球化的解决方案，而这通常是物流资产跟踪的关键要求。

Tavago Tech公司的Tuff就是最新一代资产跟踪器示例，该产品采用Nordic的 nRF9160，结合了蜂窝物联网、全球导航卫星系统、Wi-Fi和低功耗蓝牙技术，可以在室内和室外跟踪人员、货物和资产。Tuff具有一个振动传感器、一个用于移动检测的三轴加速度计、一个设备篡改传感器和一个用于检测设备是否从资产上移除的传感器。

Controlant Saga Card 也使用了 nRF9160。除了蜂窝物联网连接外，Saga Card 还集成了加速度计、气压计和光传感器，用于检测何时何地打开过包装盒、使用过产品，以及包装盒何时开始移动或停止移动。

我的资产在哪里？

当连接到 Nordic 的Cloud服务时，物流公司能够使用nRF91系列助力资产跟踪器，通过全球导航卫星系统以10米以内的精度确定位置。云服务还提供辅助 GPS (A-GPS) 和预测 GPS (P-GPS)支持，前者可通过LTE下载卫星定位数据，缩短首次定位时间 (TTFF)和延长电池寿命。后者则通过LTE下载长达两周的预测卫星定位数据，与基于蜂窝的定位服务相比，不仅节省电能，还降低了LTE数据成本。

如果电池使用寿命至关重要，则可利用Nordic云服务的单蜂窝和多蜂窝(SCELL 和 MCELL)定位技术，在可达200米的定位精度与能耗之间进行折衷权衡。

SCELL利用单个基站塔提供定位详情，同时达到很低的设备耗电量。它适用于室内定位或者无需GPS的定位。MCELL则使用多达17个基站塔和三角定位来确定设备位置，它相比SCELL更为精确，但能耗略高。

电池寿命更长，体积更小，面向未来的资产跟踪器

高集成度、低功耗和小尺寸，是开发人员构建资产跟踪器的关键目标。Nordic的nRF91系列在单一封装中集成了应用处理器、闪存和RAM、LTE-M/NB-IoT调制解调器、射频前端、GNSS等，这种高度集成简化了设计、提高了效率并节省了空间。高效的运行可延长电池使用寿命，或者可以在电池寿命相同的情况下使用更紧凑小巧的电池。在某些情况下，低功耗特性甚至可以允许资产跟踪器仅靠采集的能量就能运行。

最近，Nordic再接再厉，推出了nRF91系列的新成员nRF9151 SiP。该解决方案针对专为蜂窝物联网应用设计的高集成度、低功耗和紧凑型SiP解决方案，树立了全新的标准。nRF9151 SiP具有高效率，使得资产跟踪器制造商能够构建轻巧、紧凑的设备，这些设备具有远距离和稳健的无线连接能力、功能强大的处理能力和大容量内存，电池充电后可运行数年时间。

与前代产品nRF9161相比，nRF9151结构更加紧凑，占用空间大幅减少了20%，因此，用户能够设计出相比先前设计更加小巧轻便的资产跟踪器产品。此外，nRF9151 SiP从设计之初就降低功耗，它充分利用了与蜂窝物联网技术相关的低能耗优势，例如省电模式(PSM)和eDRX。

国际海运公会(International Chamber of Shipping)^[3] 预测，到2025年，全球货物运输量将达到150亿吨，因此对所有货物进行监控将是一项重大挑战。然而，随着蜂窝物联网技术推动资产跟踪器日益普及，这一难题变得越来越容易应对。

参考资料

1. World Shipping Council: https://www.worldshipping.org/news/world-shipping-council-releases-containers-lost-at-sea-report-2023-update. 
2. The New Yorker: https://www.newyorker.com/magazine/2022/06/06/when-shipping-containers-sink-in-the-drink 
3. International Chamber of Shipping: https://www.ics-shipping.org/shipping-fact/shipping-and-world-trade-driving-prosperity/