低功耗广域网络模块满足物联网应用需求_技术

【导读】有许多物联网（IoT）应用因为范围较广、距离较远，必须借助低功耗广域网络（LPWAN）技术，来提供更低的设备复杂性和扩展覆盖范围，同时允许重复使用现有的LTE基站，来降低系统建置的成本。本文将为您介绍Murata的低功耗广域网络模块产品特性与应用领域，供您进一步了解与采用。

LTE-M支持广泛的蜂窝设备和服务

LTE-M是LTE Cat-M1或长期演进（4G）类别M1的缩写，该技术用于物联网设备直接连接到4G网络（移动网络运营商－MNO，如AT&T或Verizon等），其无需采用网关，通常使用电池运作。LTE-M也是eMTC（增强型机器类型通信）技术的简化行业术语，这是一种由3GPP开发的LPWAN无线电技术标准，用于支持广泛的蜂窝设备和服务（特别是机器对机器和物联网应用）。

LTE-M技术可支持地理位置定位，可支持免GPS、低功耗的周期性跟踪应用，其尺寸较小，对想要采用蜂窝连接方式的可穿戴设备来说极具吸引力，由于具备标准化的优势，通过PTCRB/GCF认证，可提高与全球无线网络运营商在物联网应用方面的全球互 *** 作性，支持低电量运作，采用专为低电流消耗而设计的协议，可将电池寿命延长至10年以上，适用于广泛的用例，可以在低成本的同时，支持各类场景的连接。

LTE-M还支持相对快速的数据吞吐量、移动性、漫游和潜在的语音服务，并支持HTTPS和MQTTS的安全联机，其移动性可支持在蜂窝网络中针对小区边缘和切换场景的平滑 *** 作。在主要移动设备、芯片组和模块制造商的支持下，LTE-M网络将与2G、3G和4G移动网络共存，并受益于移动网络的安全和隐私功能，例如支持用户身份保密、实体认证、数据完整性和移动设备识别，可广泛应用于可穿戴设备与工业领域，以及能源效率（智能恒温器、照明系统）、温度控制（暖通空调）、设备和建筑物维护、安全（智能锁、运动传感器或摄像头、智能烟雾或火警、漏水、停电探测器）、卫生（水流、纸张消耗、干手气流、芳香或清洁化学喷雾）等应用。

NB-IoT具有更低的传输成本

窄带物联网（NB-IoT）则是一种基于标准的LPWA技术，旨在支持各种新的物联网设备和服务，NB-IoT显著提高了用户设备的功耗、系统容量和频谱效率，尤其是在深度覆盖方面，可支持超过10年的电池寿命，适用于广泛的用例，可专注于传感器等小容量数据通信，在上行62.50 Kbps和下行26.15 kbps的速度下吞吐量较低，但由于上行通信比下行快，因此适用于定期上传传感器收集的少量信息的应用。

NB-IoT使用LTE标准的子集，但将带宽限制为200kHz的单个窄带，采用新的物理层信号和通道，可满足扩展覆盖范围（农村和室内深处）和超低设备复杂性的苛刻要求。NB-IoT技术具有更低的传输成本，NB-IoT模块的初始成本预计与GSM/GPRS相当，然而其底层技术比GSM/GPRS简单得多，而且随着需求的增加，其成本预计会迅速下降，针对某些对网络延迟要求不高的应用而言，将可以更低的成本提供更低带宽的数据连接，其通过PTCRB/GCF认证的标准化特性，提高了与全球无线网络运营商在物联网应用方面的全球互 *** 作性，并在可能缺乏LTE-M覆盖的情况下，可以使用NB-IoT来提供额外保障，反之亦然。

NB-IoT已经得到所有主要移动设备、芯片组和模块制造商的支持，可与2G、3G和4G移动网络共存。它还受益于移动网络的所有安全和隐私功能，例如支持用户身份机密性、实体认证、机密性、数据完整性和移动设备识别。

同时支持Cat. M1与NB-IoT的LPWA网络模块

Murata推出多款LTE Cat. M1模块LPWA产品，LTE Cat. M1是一种许可标准，需要获得许可才能使用无线电频段，它非常适合物联网应用中，即使速度很慢也需要将成本和功耗尽可能降低的情况。LTE Cat. M1特别适用于移动通信，例如当设备移动时，并且由于它使用许可频段，不太可能发生无线电干扰，并且速度更快，使其可用于物联网和其他应用中的可穿戴设备。

LTE Cat. M1适合用于定期上传小量信息的应用，提供1 Mbps上行和1 Mbps下行速度，可实现比NB-IoT更高的通信速度，具有更高的数据速率，支持移动性和网络语音，但需要比NB-IoT使用更多的带宽，并且不能像NB-IoT那样放入保护带频段。

Murata推出的Type 1SE（LBAD0ZZ1SE）模块是可同时支持Cat. M1与NB-IoT的模块，符合日本认证标准，并支持Truphone eSIM技术，其支持LTE频段5、8、12、13、14（仅限CAT M1）、17、18、19、20、26、28等低频带，以及1、2、3、4、25中频带，采用Altair ALT1250+ST STM32L462芯片组，内置STMicro MCU、兼容MVNO的eSIM和天线连接器，尺寸仅有15.4 x 18.0 x 2.5mm（最大），采用LGA金属外壳封装，支持UART主机接口，以及ADC、GPIO、I2C、JTAG、PWM、SPI外设接口。

Type 1SE（LBAD0ZZ1SE）模块的天线配置采用U.FL连接器，接口电压为3.3V，供电电压为3.3-5.0V，工作温度为-40℃~85℃，并针对Class 3 LTE输出功率进行优化，符合RoHS规范，支持X-CUBE-CELLULAR软件功能，支持超低的睡眠模式电流，低功耗可实现长达10年的电池寿命，休眠电流仅3μA，eDRX电流为<50μA @ 8个超帧，PSM电流支持可配置休眠窗口，最大发射功率为+23dBm，通过FCC/IC/RED/TELEC与GCF/PTCRB认证，支持OTA固件升级，可连接经认证的全球运营Truphone运营商，并支持其他认证，以加快开发进程。

提供完整的软硬件开发环境

Murata Type 1SE（LBAD0ZZ1SE）模块内置MCU，可支持在睡眠模式下微控制器的超低电流消耗，采用运行频率高达80 MHz的高性能Arm® Cortex®-M4 32位RISC内核，可实现全套DSP指令和内存保护单元（MPU），增强应用的安全性，具备嵌入式AES硬件加速，支持广泛的增强型I/O和外围设备，连接到两条APB总线、两条AHB总线和一个32位多AHB总线矩阵，并提供一个快速12位ADC（5 Msps）、两个比较器、一个运算放大器、一个内部电压基准缓冲器、一个低功耗RTC、一个通用32位定时器、一个专用于电机控制的16位PWM定时器、四个通用16位定时器和两个16位低功耗定时器，采用STMicro的X-Cube Cellular *** 作系统。

Murata的Cat. M1/NB-IoT模块与业务合作伙伴STMicro搭配评估套件，STMicro Discovery套件B-L462E-CELL1是蜂窝物联网设备的交钥匙开发平台，包含一个由LBAD0ZZ1SE模块供电的低功耗Discovery主板、一个全球覆盖天线和一个扇出板。LBAD0ZZ1SE模块包括一个STM32L462REY6TR微控制器、一个LBAD0XX1SC-DM超小型LTE Cat M/NB调制解调器，和一个带有预付费蜂窝连接数据平面的ST4SIM-200M GSMA认证嵌入式SIM，ST4SIM-200M也可用作应用的嵌入式安全组件（eSE）。

B-L462E-CELL1板的STMod+和扩展引脚连接提供了强大的扩展能力和大量的专用附加板选择。此外，扇出板支持使用mikroBUS、ESP‑01、Grove I2C、Grove UART和面包板的附加板。套件还包括ST-LINK调试器／编程器，并附带全面的STM32Cube软件库以及整组的软件示例，以演示端到端连接，提供完整的软硬件开发环境。

结语

物联网应用已经逐渐进入人们的生活中，许多长距离、广范围的物联网设备便需要使用支持Cat. M1与NB-IoT的LPWA网络模块，来提升物联网设备的运作效率与使用寿命，Murata的Cat. M1/NB-IoT LPWA网络模块，则将是相关应用的理想选择之一。

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