低成本、低功耗、远距离——哪些应用场景需要LPWA无线通信？

LPWA无线通信（应用篇）

此前，我们为您详细介绍了LPWA（Low Power Wide Area）无线通信技术出现的应用背景以及LPWA的特点、分类和行业标准。那么，LPWA无线通信技术目前有哪些低成本、低功耗、远距离需求的应用呢？

使用LPWA可以实现实时收集远程传感数据、进行控制和检测位置。下面通过这六个典型应用事例，我们对LPWA实际被如何应用在什么样的用途进行介绍。

生活基础设施的智能化(智能仪表)

智能仪表作为生活基础设施的智能化，通过LPWA的远距离无线通信自动收集电力、煤气、自来水等的用量抄表数据的智能仪表正在逐步普及。设置智能仪表对于企业和用户来说都有好处。例如，企业可以节省抄表员亲临现场目视查看用量数值的时间和成本，用户可以掌握日常用量。

此外，如果企业根据通过LPWA收集的抄表数据确认发生了漏电、漏气、漏水等问题，可以通过远程控制切断供应，即可以采取应急措施，因此，能够增强生活环境的安全性。

在本例中，利用LPWA的场所主要是住宅、企业等有建筑物的区域，蜂窝基站充足。因此，通过智能仪表进行自动抄表时，通常采用蜂窝LPWA（授权频段）。

住宅及设施的智能化(智能家居、智能锁等)

在住宅、办公室、工厂和商业设施等建筑物内，上述生活基础设施以外的部分也在逐步实现智能化。例如，现在已经可以通过对住宅锁门（智能锁）、空调设备、照明设备等多种家电产品进行集成和控制，即实现智能家居、互联家居，打造高度便捷、舒适的生活环境。

此外，对工厂、办公室等设施中的共享空间和会议室的利用状况和锁门状况可以集中管理，因此，可以摆脱繁琐的管理工作。

由于以下原因，LPWA正在被考虑用于这些智能化并逐步得到普及：

控制信号和传感数据量小

蜂窝通信费用等运用性价比出众

维护工作量少(电池寿命为10年或更长)

在与运营商基站之间的通信连接稳定的地区（有很多人生活和活动的地区），既可以选择蜂窝LPWA（授权频段），也可以选择在蜂窝LPWA与基站之间的连接不稳定的区域（山区、偏远岛屿和远离城区的地区）还可以使用网关进行通信的非蜂窝LPWA（免授权频段）。

跟踪人和物(可穿戴设备/跟踪器)

小型LPWA模块也可以配备在小型设备中。例如，通过将其配备在可穿戴设备和跟踪器中，就可以获取人、动物和物品等的位置信息，因此，利用这些设备的位置跟踪技术得到了广泛的应用。

如果以使用蜂窝LPWA（授权频段）为前提，则从可穿戴设备和跟踪器发送的位置数据可以通过运营商的通信网络从蜂窝基站到达数据服务器，由此可以进行跟踪。借助这项技术，可以通过可穿戴设备来看护儿童、防范宠物走失，还可以在运输货物时作为货物跟踪器，远程实时掌握货物的位置。此外，蜂窝LPWA还支持通过在各个国家漫游所连接的运营商来在国际物流中进行跟踪。

环境监测和农业的智能化

具有远距离通信、低消耗电力等特点的LPWA在环境监测、智能农业等领域也越来越多地被引入。例如，在山区、偏远岛屿、远离城区的地区，如果在监测点设置多种各样的环境测量传感器（水温、水量、土壤、CO2浓度等）并使用非蜂窝LPWA（免授权频段），则可以收集从这些传感器获取的数据。由此可以远程、实时掌握监测点的状况。此外，以此事例为基础，人们还在考虑将其从环境传感推广到智能农业（农业技术）。

此外，如果环境位于可以与基站进行稳定通信的城镇或村庄，则可以使用蜂窝LPWA（授权频段）。

户外智能支付终端的使用

在户外使用无线通信进行支付（智能支付）时，如果使用Wi-Fi，则由于到达网关的信号强度较弱，服务器可能无法接收数据。此外，如果以智能手机为终端使用4G LTE、5G等蜂窝式移动通信，则通信费用的负担可能会增加。

另一方面，如果利用蜂窝LPWA（授权频段），尽管它与4G LTE和5G都同样是蜂窝方式，但能以比移动通信更低的成本实时发送支付数据。使用LPWA的智能支付有望用于户外餐厅、移动店铺、户外活动中的产品销售、出租车等。

医疗设备(CPAP装置)的远程监控

被诊断为患有睡眠呼吸暂停综合症（以下简称为SAS），即在睡眠期间呼吸暂时停止的人员可能会在白天出现严重的嗜睡和头痛。这些症状可能会导致疲劳驾驶，从而引起事故等，可能会对生活和社会产生重大影响，因此，SAS需要治疗。作为其代表性治疗方法，有CPAP疗法（持续正压气道通气）。与通常在家中使用的CPAP装置相比，患者需要能够方便地将装置携带到出差和旅行等外出时的目的地使用。

因此，本公司通过采用送风部件和蜂窝LPWA模块等本公司小型部件，开发了一种小型、薄型、易于携带的CPAP装置，并已开始在日本国内生产和销售。

本产品由底座单元和可单手握持大小的主单元组成，主单元可拆下拿到外出目的地。而且，主单元配备了本公司生产的蜂窝LPWA模块，可实现与运营商基站的远距离无线通信。因此，在外出目的地也能将患者的睡眠数据发送到云端，使医务工作者能够在任意时间远程监控睡眠数据。

村田制作所的LPWA模块

村田制作所生产小型、低消耗电力的LPWA模块。在蜂窝LPWA（授权频段）采用LTE CAT.M1（LTE-M）/NB-IoT，在非蜂窝LPWA（非授权频段）采用LoRaWAN，提供符合各国采用的LPWA标准的通信模块阵容。

村田制作所的LPWA模块的优势

村田制作所为世界各地的多个领域和用途提供的LPWA模块具有以下优势和特长。

小型、高质量

本公司的LPWA模块利用与市场上出众的IC制造商建立牢固的合作伙伴关系及本公司研发和制造的组件，在多年培育的精良制造技术和质量管理的基础上生产，实现了比以前的组件小50%。在可穿戴设备上配备LPWA模块也很有效。因其兼容全球超小级紧凑性、同时具有稳定性和高可靠性、供应稳定，所以在全世界各个国家和地区都得到了广泛应用。

充实的支持体制

除了提供与用途相适用的LPWA模块方案外，我们还在各个国家的无线电法认证、连接性验证以及通过引入蜂窝LPWA模块利用授权频段中建立了与运营商进行合作协商等满足客户需求的支持体制。

LPWA模块的产品阵容

村田制作所生产和销售同时支持LTE CAT.M1（LTE-M）/NB-IoT 的蜂窝LPWA模块以及支持LoRaWAN的非蜂窝LPWA模块。每个模块都提供符合各国采用的LPWA标准的通信模块产品阵容。

蜂窝LPWA模块

我们提供的蜂窝LPWA模块产品阵容支持适用于边移动边通信的LTE CAT.M1（LTE-M）和适用于固定使用设备通信的NB-IoT双方的授权频段标准。

蜂窝LPWA模块Type 1SC（LBAD0XX1SC）

已在全世界获得认证的超小尺寸LTE Cat.M1（LTE-M）/NB-IoT模块。支持GPS/GNSS、OpenMCU、iSIM。可以与Truphone合作并通过eSIM提供MVNO网络通信。

此外，还提供可用于在引入多个蜂窝LPWA模块之前对动作、特性和应用进行测试的Type 1SC测试套件。

蜂窝LPWA模块Type 1SE（LBAD0ZZ1SE）

LTE Cat.M1（LTE-M）/NB-IoT模块。支持日本国内的认证，并支持Truphone eSIM。

此外，能够确认Type 1SE LPWA模块的动作和特性的测试套件STMicro Discovery套件可从本公司的业务合作伙伴公司之一的STMicroelectronics公司获取。

非蜂窝LPWA模块］

即使非蜂窝LPAWA标准众多，支持LoRaWAN的LPWA模块产品阵容也由于其通信速度和通信距离的平衡出众而受到了广泛的支持。

非蜂窝LPWA模块Type ABZ（CMWX1ZZABZ）

支持不需要许可证的标准——LoRaWAN的非蜂窝LPWA模块。符合主要地区的无线电法，并在全世界多个地区和运营商网络中工作。

文章来源： Murata村田中国

审核编辑 黄宇