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20211029_Research產業趨勢論壇

u-blox無線通訊解決方案 打通智慧照明系統的神經網路

智慧照明系統不但能節省能源,這些基礎架構也逐漸成為可供利用的連網骨幹,為未來提供更多的IoT加值服務。u-blox

根據marketsandmarkets調查研究預測,到2025年,包含從農場、工廠、倉庫、到城市中的賣場與商業大樓,以及無所不在的路燈系統,智慧照明的市場將從現今約134億美元成長到306億美元,年複合成長率(CAGR)18%。隨著智慧照明基礎架構的逐步就緒,未來,在各種場所都能運用智慧照明的網路連接功能來提供新的加值型商業服務。

照明在IoT物聯網應用中的先天優勢

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SARA-R5:具5G擴充性與安全雲端功能的LTE-M/NB-IoT模組。u-blox

LARA-R2:具定位功能的單模與多模LTE Cat 1模組。u-blox

MAX-M8:精巧型u-blox M8 GNSS模組。u-blox

ZOE-M8:具優異定位精準度的超小型GNSS SiP模組。u-blox

NINA-B1:最先進的藍牙低功耗模組。u-blox

NINA-W1:適合工業應用的最精巧Wi-Fi和藍牙模組。u-blox

照明的3個主要特性是:數量多、位置恰當、有供電。而這3個要件對IoT應用也是同樣重要,因為IoT應用就是需要大量,且位置良好的供電無線節點。透過無處不在的無線網路節點,照明網路可為新一代加值服務奠定基礎,並具備了平價、易於安裝、維護以及運作的優點。

智慧照明部署提供了各種城市和建築物聯網應用都可以搭載的連接性骨幹。建築物和設施管理人員可用智慧照明設備來收集有關空間利用的數據,提高整個建築物及設施運營的效率,例如,智慧照明基礎架構可用來實現室內定位服務,以追踪有價值的資產、工具和設備以及人員。

藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)已發布的藍牙5.1規範中新增的尋向(direction finding)功能,甚至可以實現公分級的定位準確度,可望帶動更多的應用。

適當的無線通訊技術之選用與配置

對智慧路燈應用而言,蜂巢式無線通訊技術是最合適的,使用電信商已經建設完成的網路,既安全可靠而且覆蓋範圍廣,又免去維護的人力與費用。以LTE-M和NB-IoT的蜂巢式廣域網路(LPWA)網路為例,它可透過蜂巢式網路基地台把任意數量的燈具連接至雲端上的控制平台。

u-blox SARA-R5雙模通訊系列模組就很適合這方面的應用,SARA-R5具有從基礎、設計和端到端的安全防護機制以及存取控制的安全套件,提供最高等級的安全防護。

也可選用內建u-blox M8 GNSS接收器方便整合,並具備5G Ready擴充性以及uFOTA空中介面的韌體更新與服務功能,都讓智慧路燈裝置在未來的擴充與升級有更大的彈性和便利。如果需要回傳與溝通較大量資料給雲端時,LARA-R2則是具有定位功能的單模或多模 LTE Cat 1模組,且支援VoLTE或CSFB語音服務。

在短距離無線通訊技術方面,Bluetooth 5.0 LE技術可在一個中型區域內同時連結上千個節點,並具有多播(multicast)功能,也很方便嵌入各種傳感器。極適合做為智慧路燈或是建築物照明的區域管理。

u-blox NINA-B1單機式藍牙模組支援藍牙5.0 LE、藍牙網狀網路,適合在室內外的複雜作業環境中做強固的短距離通訊。如果需要傳輸較大的數據,NINA-W1系列則包含了工業等級Wi-Fi聯網功能,並能在無線鏈結上提供端到端的安全性。

另一方面,把GNSS定位功能納入智慧照明系統也能帶來經濟效益。舉例來說,若能更準確掌握路燈的位置,可減少安裝與維修過程的錯誤和成本,並能根據衛星定位資訊,提供最佳化的調光效能。

在高樓林立的都會區中,衛星訊號容易因為干擾而降低定位準確度,這時應考慮能同步接收3個星系以上的GNSS接收器,才能確保定位效能。u-blox定位模組有MAX-M8,以及超精巧、尺寸僅4.5mmx4.5mmx1.0mm的ZOE-M8。

所有系列產品都具備超高靈敏度(-167dBm),與超低功耗(mW等級)的特色,可在嚴苛環境中提供高精準度的定位和長電池使用壽命。

智慧照明的應用無論選擇哪種技術,都需具有無線應用的主要優點:易於部署、維護、更新和擴充。因此,為符合各種不同的應用需求,在開發和部署智慧照明系統時,需要謹慎地選擇通訊技術,並針對其特定的使用案例進行最佳化設計,以確保能可靠地運作。

結論

對智慧照明應用而言,沒有單一方案能符合所有的需求,需考慮結合運用不同的通訊技術與網路拓樸。為了協助開發人員解決各種無線技術選項無所適從的難題,業者應與能夠同時提供蜂巢式、短距離無線以及定位技術產品的供應商合作,透過一站購足的全面解決方案以及豐富的經驗與技術支援能力,將有助於縮短新產品的開發時程。

u-blox憑藉著完備的無線通訊產品組合,以及兼具安全性與靈活性的硬體與軟體方案,是廠商開發最新智慧照明系統的理想夥伴。

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