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无需更换电池的全球最小款LPWA标准物联网设备

物联网(IoT)设备的数量已经至少是世界人口的两倍

所谓的物联网(IoT)本质上取决于物联网设备。该设备收集数据并将其发送到服务器。根据总务省发布的2017年日本信息和通讯白皮书,全球物联网设备数量已接近200亿,用于收集各种传感数据并通过互联网发送给服务器。

大部分近期的物联网设备使用蓝牙低功耗(BLE)技术。由于物联网设备基本上需要长时间运行,基于便利性和成本角度考虑,低功耗运行的BLE日益受到认可。

但是,BLE的缺点是通讯距离短,其通讯距离只有10米。例如,将物联网设备安装在户外或大型工厂中测量温度和湿度并收集数据时,BLE的通讯距离便成为短板。

虽然有手机和智能手机使用的蜂窝无线电(现在的3G和LTE)的远程无线通讯技术,,但如果将其应用于物联网设备数目众多的无线通讯,通讯费用无疑会激增。

低功耗、长距离通讯的LPWA标准

低功耗广域(LPWA)作为物联网的通讯技术备受关注。LPWA是一种无线技术,可实现低功耗、远距离通讯。富士通实验室有限公司已研发出世界上最小的传感器设备。该设备仅使用太阳能发电,无需更换电池。实际上,我们已认可了一项实验演示,其中温度和湿度数据是通过距离基站7公里的设备传输的。通过LPWA技术,可从安装于广阔区域的设备获得传感数据,省去了构建通讯网络的大量投资。

克服LPWA缺点的两项技术

但LPWA有一个缺点。尽管睡眠功率非常小,但由于发射时间长,发射模式下的功耗约为BLE的1,500倍。出于这个原因,BLE操作使用的传统功率控制技术不足以用于对LPWA的太阳能传输。富士通实验室通过研发出两种太阳能供电运行的功率控制技术解决了这个问题。

一种是对应太阳能电池的特性确定传输时间。传输时间根据温度变化,这确保了LPWA传输有足够的电源电压。

另一个是电压监测技术。由于温度传感器工作时所需的检测电压低于太阳能电池产生的电压,所以温度传感器可以可靠地运行。

这两种技术的结合抑制了由温度波动引起的太阳能发电的变化,并且通过有效使用电力将存储元件的数量减少了一半。富士通实验室生产了一款小型模块(82 x 24 x 6 mm),可按照LPWA标准之一—Sigfox进行通讯。在一个演示实验中,将7天的温度和湿度测量数据以每4分钟4000勒克斯的照度(与阴天户外相同的亮度)每隔10分钟传送给一个距离约7公里远的基站。FUJITSU Cloud Service K5物联网平台(富士通物联网数据的平台服务)成功显示了这些数据。

Sigfox已在全球36个国家提供了商用服务。日本是由京瓷通讯系统有限公司提供。该公司称该服务将于2020年3月在全国推出。

安装该传感器设备后,富士通实验室所研发的技术即使在电源难以保证的室外环境中也可帮助获取感测数据。当然,上述免电池更换设备,可长时间、免维护操作。

展望未来,在2018年财政年度,富士通实验室会将此技术加入作为连接设备的富士通云服务K5 IoT平台和富士通先端科技有限公司的传感器解决方案,进行商业化演示实验。此外,富士通实验室将开发用于更小型设备的技术。

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