千米电子:打造超低功耗实时广域网LaKi,重塑物联网应用格局

物联传媒 2024-04-24 15:31

本文来源:千米电子


千米电子,物联网无线通讯的创新引领者, 致力于研发和推广革命性的LaKi无线通讯技术。该技术包含了MAC层协议LaKiplus和PHY层LaKi射频SoC芯片(详见下图LK2400架构图)。其第一款量产芯片LK2400系列基于2.4GHz频段,带宽高达2MHz,空口速率高达1Mbps, 并集成了PA、PMU、MCU、RTC、24KB SRAM、AES128等部件。该款芯片在5dBm的发射功率下,可实现通讯距离1.5公里以上,性能非常卓越。



LaKi作为一种新兴的超低功耗实时广域网技术,革命性地同时实现了广覆盖、低功耗和低时延三大特性,也是目前唯一同时实现这三大关键技术的无线技术, 根据麦肯锡的物联网报告的研究结果, LaKi技术能够满足90%以上物联网应用。在物联网(IoT)领域展现出相较于传统无线通信技术如LoRa、蓝牙(BLE)、NB-IoT以及ZigBee的显著优势,为大规模物联网应用提供了前所未有的高效解决方案。




第一部分 LaKi三大关键特性剖析


广覆盖:打破地理边界,降低网络成本



LaKi技术的核心优势之一在于其卓越的广覆盖能力。在发射电流仅5.9mA(5dBm功率)的条件下,LaKi能够实现超过1.5公里的有效通信距离。这一特性与蓝牙和ZigBee形成了鲜明对比,后两者由于其设计初衷主要是服务于短距离、低功耗的设备间通信,通信距离通常局限在几十到上百米范围内。相比之下,相同的发射功率下, LaKi的通信距离远超百倍,极大地降低了网络部署的成本, 尤其适用于广阔的农业监测、远程资产追踪、智慧城市基础设施监控等应用场景,无需密集的基站部署即可覆盖大面积地域。而LoRa和NB-IoT虽然能够大范围部署,但其带宽比较低(一般在250KHz以内),网络处理能力弱,只能允许数个到数十个终端工作;而LaKi带宽高达2MHz,单信道网络吞吐率超过1000pps,可以在大范围内接入数百倍的终端。


超低功耗:续航能力飞跃,降低终端成本


LaKi的另一大突破在于其超低的功耗特性。在人们的印象中,蓝牙、ZigBee、LoRa、NB-IoT等的功耗比较低,但蓝牙、ZigBee只有在近距离通讯的情况下功耗低,而LoRa、NB-IoT只有在其长期休眠、少量工作的情况下功耗低。前两者要想通讯更长距离,后两者要想工作更长的时间,其总体功耗都非常高。而LaKi是真正的超低功耗, 虽然,蓝牙(BLE)和ZigBee已经具备一定的节能设计,但在相同的发射功率下,其通讯距离是LaKi的百分之一;在通讯距离超过1公里、传输同样大小的数据的情况下,LaKi的工作功耗是LoRa、NB-IoT的数百分之一。这意味着在长距离通讯时,在相同的电池容量下,采用LaKi技术的物联网设备可以实现数倍乃至数十倍的使用寿命。这种超低功耗优势不仅降低了物联网设备的运维成本,减少了频繁更换电池的需求,而且为部署在偏远地区、难以进行定期维护的设备提供了理想的通信解决方案,真正实现了物联网设备的长效、免维护运行。


低时延:实时交互的新标杆,提高网络价值


LaKi可以做到低至数十微秒的工作时延。并且,其在保证广覆盖与超低功耗的前提下,依然能够实现较低的通信延迟。这对于依赖快速响应和实时数据交换的物联网应用至关重要,如工业自动化、远程医疗、智能交通系统等。尽管LoRa和NB-IoT在特定条件下也能提供一定的低时延性能,但往往需要牺牲功耗来实现,使得它们不再功耗低,这让它们最大的优势之一荡然无存;另外,由于LoRa、NB-IoT的带宽比较小,其网络吞吐率很低,组网能力不佳,与其说LoRa等窄带技术是网络技术,不如说他们实际上只是连接技术。蓝牙、ZigBee可以在短距离通信时实现比较低的时延,但在距离增加时,其通讯成功率就会大幅降低,根本无法保证通讯时延。


实际上低时延跟很多因素相关, 如用户容量、数据速率、网络吞吐率相关, 最终取决于工作带宽和协议。结合通讯距离、工作功耗,构成了我们在技术选型时常用的五个关键指标。



LaKi在这些关键指标上都处于领先地位,重新定义了物联网通信标准。相较于传统的LoRa、蓝牙(BLE)、NB-IoT以及ZigBee技术,LaKi在地理覆盖范围、设备续航能力以及实时数据处理等方面均展现出压倒性的优势,为物联网应用的部署和扩展提供了更为经济、高效、灵活的选择。无论是对于远程环境监测、大规模资产跟踪、智慧城市的基础设施管理,还是对于需要实时交互和长距离通信的各类创新应用,LaKi都以其技术革新性推动着物联网行业向更广阔、更深入、更实时的维度发展,开启了物联网应用的新纪元。




第二部分 LaKi技术应用案例分析


LaKi技术作为一个已经在智慧零售、仓储物流、铁路、畜牧业、农业灌溉、人员管理、资产管理、工业互联网、语音对讲等领域实现卓越的应用性能。下文将通过两个解决方案更好地阐述LaKi技术的应用优势。


一、一站式标签应用系统解决方案


在物联网技术不断推进的今天,标签技术作为连接实体世界与数字信息的桥梁,其重要性日益凸显。


标签的种类繁多, 常见的有条形码、二维码、无源RFID、有源RFID以及各种功能标签(如测温标签、压力标签、计步标签、位移标签、气体监测标签、墨水屏标签等)。他们都有各自的应用优势和劣势,例如,条形码、二维码成本低廉, 但只能逐个扫描,效率比较低;无源RFID成本高一点, 能够在数米或十数米的范围内快速读取,效率高一点,成版本也高一点;有源RFID的技术选择很多, 可以在数十米的范围内读取数据,受限于功耗,但由于一般采用标签主动发射信息给网关(也可以叫读卡器)这种工作方式,器件精度和信号碰撞使其对同一区域的终端数量有些限制,所以,一般一个区域只能部署200~300个有源RFID。功能标签也是名目繁多,但采用的无线技术要么通讯距离短,要么功耗比较高, 成本非常高,所以只有少量的功能性标签。传统的标签硬件系统一般是分离的, 很难共用同一种基础网络技术。现阶段多标签系统的硬件架构一般如下图所示,标签层和读写层都有太多的选择,现有的技术有其不同的优劣势,异构、分离的标签系统的简单组合大幅增加了客户网络成本、部署成本、使用成本和维护成本, 从而严重影响了企业或社会利用各种标签技术实现智改数转的进程。



LaKi一站式标签融合应用硬件平台以其独特的技术优势,正在重塑标签领域的应用前景,为企业提供了一种全新的、高效的解决方案。LaKi的工作功耗低、通讯距离远、网络吞吐率高, 非常适合大规模一站式标签系统的底层技术。



如上图所示, 只需要在标签应用区域部署一个网关,就可以覆盖半径500米以上的一大片区域,单信道网络处理能力超过1000pps。采用LaKi技术的有源RFID、功能性标签可以自由地部署,合适的设计可以让标签生命周期内无需更换电池,亦即无需维护。二维码、条形码等异构标签可以通过内置的LaKi模块的读卡器或数据采集器进行应用, 无需改变操作人员的操作方式和习惯。总结起来,LaKi一站式标签应用系统具备很多优势,例如


  • 标签自由选择权还给客户:由于LaKi是目前唯一能够同时实现三大关键特性的无线技术, 因此,采用LaKi技术的有源RFID、功能标签等都有机会做到最佳性价比;如果客户已经采用了条形码、二维码或无源RFID中的一种到几种, 都可以通过LaKi读卡器或采集器统一接入到LaKi网络,从而实现一网通用,保护用户的原有标签投资。

  • 网络部署方便快捷成本低一个网关即可覆盖一大片区域(工厂园区单网关覆盖80万平方米以上,空旷地区600万平米以上),建网非常快速、方便,就像部署家用WiFi路由器一样简单,用户可以轻松自助部署,而硬件成本只需要千元左右。

  • 终端成本低廉部署傻瓜化:LaKi技术的工作功耗低、通讯距离长、网络处理能力强,使得很多终端可以以钮扣电池等低容量电池为电源续航终身,终端体积也因此降低,从而可以让用户自主安装,到期(电量耗尽)直接更换,避免了成本高昂的部署成本、使用成本和维护成本。

  • 解决信号碰撞实现高密度部署:LaKi技术的带宽比较高,如果LaKi有源RFID采用和传统有源RFID的终端主动周期性报名的工作模式,其部署密度可以是传统有源RFID数倍;但LaKi由于发射和接收功耗都很低,可以采用点名、群呼等方式实现有序报名,从技术层面解决信号碰撞的问题。这样,采用LaKi技术的有源RFID、功能标签或LaKi读卡器可以突破传统有源RFID等终端设备的密度限制,实现高密度部署。

  • 低功耗双向通信保证高可靠性:传统的有源RFID一般是单向通讯,如果要双向通信的话功耗就比较高, LaKi可以低功耗双向通讯,可以让用户实现快速按需盘点,这是单向通讯无法做到的。

  • 基于全球免费频段可全球畅用:LaKi技术PHY层射频SoC基于2.4GHz的全球免费ISM频段, 因此可以在全球范围内应用,无需担心不同国家和地区的频谱政策限制。


二 、无网络语音对讲解决方案


在追求高效沟通与无缝连接的今天,LaKi超低功耗实时广域网技术以其卓越的性能指标与创新应用,正重塑无网络语音对讲领域的行业标准。凭借前所未有的空口速率、极低的发射功率需求以及出色的通信距离,LaKi不仅提供了卓越的语音对讲能力,更实现了多方实时通话的突破,开启了节能、高效且用途广泛的无线通信新时代。


  • 超凡性能,打破传统界限


LaKi技术的核心亮点在于其惊人的空口速率高达1Mbps,这一速率不仅确保了语音数据的高速传输,还为未来的功能升级和多元应用场景预留了充足空间。尤其值得一提的是,仅需微弱的5dBm发射功率,LaKi即可实现超过1.5公里的有效通信距离,远超同类技术标准。这意味着在保持超低能耗的同时,LaKi设备能在更大范围内可靠地进行语音对讲,大大拓宽了用户活动范围,尤其适用于户外探险、大型活动管理、应急响应等需要广阔覆盖的场景。


  • 实测验证,超越期待表现


实际测试进一步验证了LaKi技术的强大实力。在仅采用100mW发射功率与2dBi天线配置下,LaKi系统成功实现了长达3.5公里以上的清晰语音通信,这与市面上普遍采用2W发射功率的传统对讲机所达到的距离旗鼓相当。这一卓越表现不仅彰显了LaKi技术的能效比优势,更证实其在降低设备体积、减轻重量、延长电池寿命等方面具有无可比拟的潜力,为用户带来轻便、持久且高性能的对讲体验。


  • 大带宽,开启多方对话新纪元


LaKi技术的大带宽特性赋予了系统充足的资源余量,使其能够轻松应对复杂、多变的通信需求。目前,LaKi已成功实现八方同时通话,彻底颠覆了传统一对一或小规模组群对讲的局限。无论是大规模团队协作、紧急调度指挥,还是跨地域的多方会议交流,LaKi都能确保每位参与者的声音清晰、流畅地传递,实现真正意义上的实时多方通话,极大地提升了沟通效率与协同效果。


LaKi超低功耗实时广域网技术以其独特的技术优势,正在改写无网络语音对讲的规则手册。凭借超高的空口速率、极低的发射功率需求、超远通信距离以及开创性的多方实时通话功能,LaKi为各行各业提供了前所未有的高效、节能、长距离的无线通信解决方案。无论是专业领域还是日常生活中,LaKi都展现出强大的适应力和革新力,无疑是引领未来语音对讲技术发展、塑造通信新标杆的杰出代表。选择LaKi,即是选择一种更为智能、便捷且环保的沟通方式,携手步入无线通信的崭新时代。


~END~

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