加持智慧城市發展　LoRa技術商用跨大步

物聯網(IoT)商機火速增溫。市場調研單位Gartner分析，目前物聯網市場正呈現爆發式的增長，到2020年可聯網的物品將達到250億件，開發人員將面臨的挑戰是基於有限的資源建立簡單、強大的基礎設施。有鑑於此，思科(Cisco)、IBM、昇特(Semtech)及微芯(Microchip)等多家科技業者於2015年1月共同宣布成立LoRa聯盟，致力推廣遠距離、可雙向通訊、低成本且低功耗的廣域聯網技術—LoRaWAN，加速物聯網的實現。

助力IoT聯網發展　微芯LoRa模組獲認證

歷經1年多的發展，該聯盟已日益壯大，不僅會員廠商突破一百三十家，且相關產品認證計畫也於2015年11月正式展開，其中，Microchip生產的RN2483 LoRa模組已宣布通過認證。

圖1 Microchip無線產品部門副總裁兼LoRa聯盟策略委員會主席Steve Caldwell表示，LoRaWAN認證計劃將加速物聯網成形。

Microchip無線產品部門副總裁兼LoRa聯盟策略委員會主席Steve Caldwell(圖1)表示，LoRa聯盟致力於建立一個安全的、營運等級、低功耗廣域網路(LPWAN)開放式標準規範，而官方認證計畫推出，是邁向此一目標的關鍵一步。

Caldwell指出，這一認證計劃將為終端客戶提供保障，以確保其特定應用終端設備能夠在任意一個LoRaWAN網路中正常工作，而這是使用LPWAN的物聯網要實現全球範圍部署的關鍵所在。

Microchip 433/868MHz RN2483 LoRaWAN模組是一款已通過歐洲R＆TTE指令評估的射頻模組，可顯著加快開發速度並降低開發成本。此外，新模組體積小，尺寸僅為17.8x26.7x3.0mm，並備有14個通用型之輸入輸出(GPIO)，在占用很少空間的同時可靈活連接及控制大量的感測器與驅動器(圖2)。

圖2 RN2483模組設計架構示意圖

據悉，RN2483模組是由Espotel認可的測試實驗室進行獨立測試，其功能符合最新LoRaWAN 1.0協議規範要求，可用於868MHz免許可頻段。

RN2483具有可擴展性、可靠的通訊性能、移動性以及能在惡劣室外環境中工作的特性，適用於範圍廣泛的低資料速率無線監測和控制設計。其物聯網和M2M應用實例包括智慧型城市(路燈、停車、交通感測器)、能源計量(電/水/氣智慧型儀表)、以及工業/商業/家庭自動化(空氣調節(HVAC)控制、智慧型家電、安防系統、照明設備)等。

RN2483模組使設計人員可以快速、輕鬆的將其終端設備整合到任意一個LoRaWAN網路。採用LoRaWAN標準之後，可實現長達10英里的物聯網與機器對機器(M2M)低速率資料無線通訊，以及10年之久的電池使用壽命，並且還能夠將數百萬的無線感測器節點與LoRaWAN閘道器連接起來。

據了解，在這一認證計劃啟動之前，Microchip的LoRa開發團隊就已經與所有主要LoRaWAN網路基礎設施供應商一起進行了廣泛的驗證和互通性測試，因此其模組產品也早就被認定為LoRaWAN生態系統中的黃金平台。LoRa核心網路供應商OrbiWise技術長Peter Kaae Thomsen就表示，該公司早已採用RN2483模組作為參考設備來測試其UbiQ網路解決方案。

另一方面，歐洲新創公司Pycom則致力開發LoRa(Low Power WAN)+Wi-Fi+藍牙(Bluetooth)三合一無線模組，打破不同無線技術之間的藩籬，對於促成智慧家庭商用將會是一大助力。

兼容LoRa/Wi-Fi/藍牙　Pycom推三合一無線模組

Pycom與德州儀器(TI)在2016年的CES上發表Kickstarter第二個專案計畫中的物聯網模組─LoPy。LoPy可同時支援Wi-Fi、藍牙和LoRa三種不同連網技術。此最新Kickstarter計畫是承續著Pycom在2015年所推出WiPy Kickstarter計畫的成功經驗而來。

Pycom執行長Fred de Haro表示，該公司從一開始就致力透過網路、電源和程式語言等方面的創新設計，來打造獨特的解決方案。

據悉，Pycom已與LoRa網路營運商如Senet與ThingsNetwork形成合作關係，以盡可能提供LoPy的使用者最好的網路覆蓋範圍。

事實上，Pycom的LoPy是經由WiPy Kickstarter的支持者給予的回饋意見開發而成，其中有60%的支持者傾向Wi-Fi結合藍牙的新模組，而有20%的支持者則是希望Wi-Fi結合LoRa的模組。LoPy就是將三種技術合而為一，使LoRa Nano閘道器可以連結將近100個在半徑5公里內的其他LoPy模組(圖3)。

圖3 三合一模組LoPy架構示意圖

此外，LoPy使用MicroPython的開放原始碼描述語言(Scripting Language)，減少了微控制器編碼時間，大大地降低聯網產品上市時間。開發人員可用LoPy模組開發多種應用，例如結合GPS接收器用來追蹤寵物和人、車，或者用於農場感測器部署，以監測溫度、土壤濕度、光照強度。

Haro進一步表示，該公司的LoPy選擇MicroPython開放指令碼語言，係因為MicroPython以Linux為基礎，且背後有龐大的開發社群支援，有助LoPy用於無數應用的開發。

打造智慧城市　台北引進LoRaWAN技術

綜合上述所言，LoRa的無線技術開發愈趨成熟，正逐漸拼湊出物聯網應用完整的生態系統，台北市順勢搭上此一技術發展潮流，透過低功耗廣域網路LoRaWAN技術，布建物聯網實驗平台，希望能於2017年舉辦世大運和世界資訊科技大會時，成功展示智慧城市。

圖4 台北市政府資訊局局長李維斌希望，透過物聯網實驗平台的建立來刺激更多智慧城市創新應用服務的發展。

台北市政府資訊局局長李維斌(圖4)表示，2017年世大運是台北爭「面子」的時候，因為屆時將湧入一百三十個國家的媒體與外國選手；而在世大運結束後，緊接而來的世界資訊科技大會，便是台北展現「裡子」的時候，所以要趁機秀出相關的智慧城市科技，也因此台北市正積極打造一個物聯網實驗平台，以促成更多智慧城市應用。

李維斌進一步指出，該物聯網實驗平台旨在讓想提供物聯網服務的開發者能透過此平台從事實驗，大幅降低開發成本與風險，並從中刺激更多關於公共、居家和工商等領域的創新應用服務，且希望進一步帶動更多商業模式發展，預計今年第一季此平台即可上線。

據悉，該物聯網實驗平台係採用LoRaWAN技術，並結合正文科技的閘道器(Gateway)，來達到遠距離且低功耗的網路傳輸，可大幅減少台北市十二個行政區部署相關基地台的數量與時間。

LoRaWAN具有低功耗、長距離、高感度和低成本等特性，此物聯網實驗平台透過該技術，能讓訊號傳輸有效範圍可達3∼5公里，並能用於寵物追蹤、孩童校園定位、老人家防走失、路邊停車位空位顯示、農業土壤檢測和漁業水質檢測等，進一步實現智慧城市的各種應用。