无线数据传输模块如何实现低功耗、低成本与广覆盖?

内蒙古德明电子科技有限公司 20250603

  • 低功耗广域网
  • 智能抄表系统

NB-IoT(Narrowband Internet of Things),即窄带物联网,是一种基于蜂窝网络的低功耗广域网(LPWAN)技术,专门为大规模物联网(IoT)设备设计。NB-IoT通过优化无线网络覆盖、延长电池寿命、降低设备复杂度及成本,来实现大规模、低速率的物联网设备连接。其主要应用场景包括智能表计量、智能城市、资产追踪、环境监测等。与传统互联网的通信场景不同,物联网的通信场景偏重于低功耗广覆盖,数据偶发数据量较小的网络场景LPWA(Low-Power Wide-Area)。


这在无线通信领域里归为低功耗广域网的范畴,NB-IoT是其中使用最广泛的技术之一。它基于蜂窝网络,部署在运营商的授权频段,只消耗大约180KHz的带宽。它可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,为物联网终端设备提供了良好的公共网络接入,做到了低部署成本并实现设备平滑升级。


NB-IoT的基本应用架构如图中所示。其数据交互的过程为:NB-IoT终端产品(模组/芯片)将数据发送至NB-IoT网络,NB-IoT网络再将数据传至IoT平台,IoT平台再将数据转发到业务平台进行处理。


NB-IoT的特点是覆盖广,具备海量连接能力,同时做到了低功耗。它相比于传统GSM可以提供10倍的覆盖面积。一个基站可以覆盖10km的范围,而且它具备比LTE和GPRS高20dB的增益,能覆盖到地下车库等信号微弱的地方。这是因为它的信号在更窄的带宽中发送,相同功率下具有更高的功率谱密度PSD(Power Spectrum Density),所以增益更大,并且由于引入了eDRX省电技术和PSM省电模式,进一步降低了功耗。


为了和现有的移动网络兼容,NB-IoT主要基于LTE技术并做了相应修改。它可以做到和LTE并行部署,在下行链路互不影响。并且它精简了通信信道,减小了实现的复杂性。在频谱利用方面它有三种方式:

独立部署:在GSM空闲频谱中部署。

带内部署:使用了在现有LTE频段的资源块 ,不影响LTE数据传输。

保护带部署:是利用了LTE频谱的保护带,实现了频谱资源的[敏感词]化。


无线数传模块高度集成半双工微功率无线数据传输模块,其嵌入高速单片机和ADI高性能射频芯片ADF7020-1。 APC230模块提供了多个频道的选择,通过配套的USB转换板或在线可修改串口速率,发射功率,射频速率等各种参数。APC230模块能够透明传输任何大小的数据,而用户无须编写复杂的设置与传输程序,同时小体积宽电压运行,较远传输距离,丰富便捷的软件编程设置功能,使之能够应用于非常广泛的领域。

特点:

1000米传输距离(9600bps)

支持频率433MHz, 470MHz

20mW发射功率(可设置)

接收灵敏度-114dBm@9600bps

调制方式GFSK

采用UART/TTL标准接口

多频道可设, 收发256Bytes数据缓冲区

工作电压3.4 -5.5V

电流消耗 28mA(接收), 35mA(发射), 5.0uA(待机)

二种工作模式, 休眠与工作状态快速切换

内置看门狗

尺寸 37.5*18.3*7.0(mm)


应用:

433M与470M无线智能抄表, 智能电表无线手抄、组网集抄系统

各种替代有线RS485, RS232的应用场合

工业自动化数据采集、过程控制

公共LED屏幕、路灯控制

无线机器人、Arduino系统产品控制

风光互补系统、监控云台、风机无线监控、无功补偿系统监测

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内蒙古德明电子科技有限公司是一家物联产品及方案提供商从事智慧消防、智慧市政、物联网相关设备与平台研发、生产、销售、运营服务和全面解决方案的创新企业。公司秉持“务实、创新、责任、尊重、共享”的核心价值

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