千米電子：打造超低功耗實時廣域網(wǎng)LaKi，重塑物聯(lián)網(wǎng)應用格局

本文來源：千米電子

千米電子，物聯(lián)網(wǎng)無線通訊的創(chuàng)新引領(lǐng)者， 致力于研發(fā)和推廣革命性的LaKi無線通訊技術(shù)。該技術(shù)包含了MAC層協(xié)議LaKiplus和PHY層LaKi射頻SoC芯片（詳見下圖LK2400架構(gòu)圖）。其第一款量產(chǎn)芯片LK2400系列基于2.4GHz頻段，帶寬高達2MHz，空口速率高達1Mbps， 并集成了PA、PMU、MCU、RTC、24KB SRAM、AES128等部件。該款芯片在5dBm的發(fā)射功率下，可實現(xiàn)通訊距離1.5公里以上，性能非常卓越。

LaKi作為一種新興的超低功耗實時廣域網(wǎng)技術(shù)，革命性地同時實現(xiàn)了廣覆蓋、低功耗和低時延三大特性，也是目前唯一同時實現(xiàn)這三大關(guān)鍵技術(shù)的無線技術(shù)， 根據(jù)麥肯錫的物聯(lián)網(wǎng)報告的研究結(jié)果， LaKi技術(shù)能夠滿足90%以上物聯(lián)網(wǎng)應用。在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）領(lǐng)域展現(xiàn)出相較于傳統(tǒng)無線通信技術(shù)如LoRa、藍牙（BLE）、NB-IoT以及ZigBee的顯著優(yōu)勢，為大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應用提供了前所未有的高效解決方案。

LaKi技術(shù)的核心優(yōu)勢之一在于其卓越的廣覆蓋能力。在發(fā)射電流僅5.9mA（5dBm功率）的條件下，LaKi能夠?qū)崿F(xiàn)超過1.5公里的有效通信距離。這一特性與藍牙和ZigBee形成了鮮明對比，后兩者由于其設(shè)計初衷主要是服務于短距離、低功耗的設(shè)備間通信，通信距離通常局限在幾十到上百米范圍內(nèi)。相比之下，相同的發(fā)射功率下， LaKi的通信距離遠超百倍，極大地降低了網(wǎng)絡(luò)部署的成本， 尤其適用于廣闊的農(nóng)業(yè)監(jiān)測、遠程資產(chǎn)追蹤、智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控等應用場景，無需密集的****部署即可覆蓋大面積地域。而LoRa和NB-IoT雖然能夠大范圍部署，但其帶寬比較低（一般在250KHz以內(nèi)），網(wǎng)絡(luò)處理能力弱，只能允許數(shù)個到數(shù)十個終端工作；而LaKi帶寬高達2MHz，單信道網(wǎng)絡(luò)吞吐率超過1000pps，可以在大范圍內(nèi)接入數(shù)百倍的終端。

LaKi的另一大突破在于其超低的功耗特性。在人們的印象中，藍牙、ZigBee、LoRa、NB-IoT等的功耗比較低，但藍牙、ZigBee只有在近距離通訊的情況下功耗低，而LoRa、NB-IoT只有在其長期休眠、少量工作的情況下功耗低。前兩者要想通訊更長距離，后兩者要想工作更長的時間，其總體功耗都非常高。而LaKi是真正的超低功耗， 雖然，藍牙（BLE）和ZigBee已經(jīng)具備一定的節(jié)能設(shè)計，但在相同的發(fā)射功率下，其通訊距離是LaKi的百分之一；在通訊距離超過1公里、傳輸同樣大小的數(shù)據(jù)的情況下，LaKi的工作功耗是LoRa、NB-IoT的數(shù)百分之一。這意味著在長距離通訊時，在相同的電池容量下，采用LaKi技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以實現(xiàn)數(shù)倍乃至數(shù)十倍的使用壽命。這種超低功耗優(yōu)勢不僅降低了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的運維成本，減少了頻繁更換電池的需求，而且為部署在偏遠地區(qū)、難以進行定期維護的設(shè)備提供了理想的通信解決方案，真正實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的長效、免維護運行。

LaKi可以做到低至數(shù)十微秒的工作時延。并且，其在保證廣覆蓋與超低功耗的前提下，依然能夠?qū)崿F(xiàn)較低的通信延遲。這對于依賴快速響應和實時數(shù)據(jù)交換的物聯(lián)網(wǎng)應用至關(guān)重要，如工業(yè)自動化、遠程醫(yī)療、智能交通系統(tǒng)等。盡管LoRa和NB-IoT在特定條件下也能提供一定的低時延性能，但往往需要犧牲功耗來實現(xiàn)，使得它們不再功耗低，這讓它們最大的優(yōu)勢之一蕩然無存；另外，由于LoRa、NB-IoT的帶寬比較小，其網(wǎng)絡(luò)吞吐率很低，組網(wǎng)能力不佳，與其說LoRa等窄帶技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，不如說他們實際上只是連接技術(shù)。藍牙、ZigBee可以在短距離通信時實現(xiàn)比較低的時延，但在距離增加時，其通訊成功率就會大幅降低，根本無法保證通訊時延。

實際上低時延跟很多因素相關(guān)， 如用戶容量、數(shù)據(jù)速率、網(wǎng)絡(luò)吞吐率相關(guān)， 最終取決于工作帶寬和協(xié)議。結(jié)合通訊距離、工作功耗，構(gòu)成了我們在技術(shù)選型時常用的五個關(guān)鍵指標。

LaKi在這些關(guān)鍵指標上都處于領(lǐng)先地位，重新定義了物聯(lián)網(wǎng)通信標準。相較于傳統(tǒng)的LoRa、藍牙（BLE）、NB-IoT以及ZigBee技術(shù)，LaKi在地理覆蓋范圍、設(shè)備續(xù)航能力以及實時數(shù)據(jù)處理等方面均展現(xiàn)出壓倒性的優(yōu)勢，為物聯(lián)網(wǎng)應用的部署和擴展提供了更為經(jīng)濟、高效、靈活的選擇。無論是對于遠程環(huán)境監(jiān)測、大規(guī)模資產(chǎn)跟蹤、智慧城市的基礎(chǔ)設(shè)施管理，還是對于需要實時交互和長距離通信的各類創(chuàng)新應用，LaKi都以其技術(shù)革新性推動著物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)向更廣闊、更深入、更實時的維度發(fā)展，開啟了物聯(lián)網(wǎng)應用的新紀元。

LaKi技術(shù)作為一個已經(jīng)在智慧零售、倉儲物流、鐵路、畜牧業(yè)、農(nóng)業(yè)灌溉、人員管理、資產(chǎn)管理、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、語音對講等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)卓越的應用性能。下文將通過兩個解決方案更好地闡述LaKi技術(shù)的應用優(yōu)勢。

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷推進的今天，標簽技術(shù)作為連接實體世界與數(shù)字信息的橋梁，其重要性日益凸顯。

標簽的種類繁多， 常見的有條形碼、二維碼、無源RFID、有源RFID以及各種功能標簽（如測溫標簽、壓力標簽、計步標簽、位移標簽、氣體監(jiān)測標簽、墨水屏標簽等）。他們都有各自的應用優(yōu)勢和劣勢，例如，條形碼、二維碼成本低廉， 但只能逐個掃描，效率比較低；無源RFID成本高一點， 能夠在數(shù)米或十數(shù)米的范圍內(nèi)快速讀取，效率高一點，成版本也高一點；有源RFID的技術(shù)選擇很多， 可以在數(shù)十米的范圍內(nèi)讀取數(shù)據(jù)，受限于功耗，但由于一般采用標簽主動發(fā)射信息給網(wǎng)關(guān)（也可以叫讀卡器）這種工作方式，器件精度和信號碰撞使其對同一區(qū)域的終端數(shù)量有些限制，所以，一般一個區(qū)域只能部署200~300個有源RFID。功能標簽也是名目繁多，但采用的無線技術(shù)要么通訊距離短，要么功耗比較高， 成本非常高，所以只有少量的功能性標簽。傳統(tǒng)的標簽硬件系統(tǒng)一般是分離的， 很難共用同一種基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)?，F(xiàn)階段多標簽系統(tǒng)的硬件架構(gòu)一般如下圖所示，標簽層和讀寫層都有太多的選擇，現(xiàn)有的技術(shù)有其不同的優(yōu)劣勢，異構(gòu)、分離的標簽系統(tǒng)的簡單組合大幅增加了客戶網(wǎng)絡(luò)成本、部署成本、使用成本和維護成本， 從而嚴重影響了企業(yè)或社會利用各種標簽技術(shù)實現(xiàn)智改數(shù)轉(zhuǎn)的進程。

LaKi一站式標簽融合應用硬件平臺以其獨特的技術(shù)優(yōu)勢，正在重塑標簽領(lǐng)域的應用前景，為企業(yè)提供了一種全新的、高效的解決方案。LaKi的工作功耗低、通訊距離遠、網(wǎng)絡(luò)吞吐率高， 非常適合大規(guī)模一站式標簽系統(tǒng)的底層技術(shù)。

如上圖所示， 只需要在標簽應用區(qū)域部署一個網(wǎng)關(guān)，就可以覆蓋半徑500米以上的一大片區(qū)域，單信道網(wǎng)絡(luò)處理能力超過1000pps。采用LaKi技術(shù)的有源RFID、功能性標簽可以自由地部署，合適的設(shè)計可以讓標簽生命周期內(nèi)無需更換電池，亦即無需維護。二維碼、條形碼等異構(gòu)標簽可以通過內(nèi)置的LaKi模塊的讀卡器或數(shù)據(jù)采集器進行應用， 無需改變操作人員的操作方式和習慣。總結(jié)起來，LaKi一站式標簽應用系統(tǒng)具備很多優(yōu)勢，例如

• 標簽自由選擇權(quán)還給客戶：由于LaKi是目前唯一能夠同時實現(xiàn)三大關(guān)鍵特性的無線技術(shù)， 因此，采用LaKi技術(shù)的有源RFID、功能標簽等都有機會做到最佳性價比；如果客戶已經(jīng)采用了條形碼、二維碼或無源RFID中的一種到幾種， 都可以通過LaKi讀卡器或采集器統(tǒng)一接入到LaKi網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)一網(wǎng)通用，保護用戶的原有標簽投資。

• 網(wǎng)絡(luò)部署方便快捷成本低：一個網(wǎng)關(guān)即可覆蓋一大片區(qū)域（工廠園區(qū)單網(wǎng)關(guān)覆蓋80萬平方米以上，空曠地區(qū)600萬平米以上），建網(wǎng)非?？焖佟⒎奖?，就像部署家用WiFi路由器一樣簡單，用戶可以輕松自助部署，而硬件成本只需要千元左右。

• 終端成本低廉部署傻瓜化：LaKi技術(shù)的工作功耗低、通訊距離長、網(wǎng)絡(luò)處理能力強，使得很多終端可以以鈕扣電池等低容量電池為電源續(xù)航終身，終端體積也因此降低，從而可以讓用戶自主安裝，到期（電量耗盡）直接更換，避免了成本高昂的部署成本、使用成本和維護成本。

• 解決信號碰撞實現(xiàn)高密度部署：LaKi技術(shù)的帶寬比較高，如果LaKi有源RFID采用和傳統(tǒng)有源RFID的終端主動周期性報名的工作模式，其部署密度可以是傳統(tǒng)有源RFID數(shù)倍；但LaKi由于發(fā)射和接收功耗都很低，可以采用點名、群呼等方式實現(xiàn)有序報名，從技術(shù)層面解決信號碰撞的問題。這樣，采用LaKi技術(shù)的有源RFID、功能標簽或LaKi讀卡器可以突破傳統(tǒng)有源RFID等終端設(shè)備的密度限制，實現(xiàn)高密度部署。

• 低功耗雙向通信保證高可靠性：傳統(tǒng)的有源RFID一般是單向通訊，如果要雙向通信的話功耗就比較高， LaKi可以低功耗雙向通訊，可以讓用戶實現(xiàn)快速按需盤點，這是單向通訊無法做到的。

• 基于全球免費頻段可全球暢用：LaKi技術(shù)PHY層射頻SoC基于2.4GHz的全球免費ISM頻段， 因此可以在全球范圍內(nèi)應用，無需擔心不同國家和地區(qū)的頻譜政策限制。

在追求高效溝通與無縫連接的今天，LaKi超低功耗實時廣域網(wǎng)技術(shù)以其卓越的性能指標與創(chuàng)新應用，正重塑無網(wǎng)絡(luò)語音對講領(lǐng)域的行業(yè)標準。憑借前所未有的空口速率、極低的發(fā)射功率需求以及出色的通信距離，LaKi不僅提供了卓越的語音對講能力，更實現(xiàn)了多方實時通話的突破，開啟了節(jié)能、高效且用途廣泛的無線通信新時代。

• 超凡性能，打破傳統(tǒng)界限

LaKi技術(shù)的核心亮點在于其驚人的空口速率高達1Mbps，這一速率不僅確保了語音數(shù)據(jù)的高速傳輸，還為未來的功能升級和多元應用場景預留了充足空間。尤其值得一提的是，僅需微弱的5dBm發(fā)射功率，LaKi即可實現(xiàn)超過1.5公里的有效通信距離，遠超同類技術(shù)標準。這意味著在保持超低能耗的同時，LaKi設(shè)備能在更大范圍內(nèi)可靠地進行語音對講，大大拓寬了用戶活動范圍，尤其適用于戶外探險、大型活動管理、應急響應等需要廣闊覆蓋的場景。

• 實測驗證，超越期待表現(xiàn)

實際測試進一步驗證了LaKi技術(shù)的強大實力。在僅采用100mW發(fā)射功率與2dBi天線配置下，LaKi系統(tǒng)成功實現(xiàn)了長達3.5公里以上的清晰語音通信，這與市面上普遍采用2W發(fā)射功率的傳統(tǒng)對講機所達到的距離旗鼓相當。這一卓越表現(xiàn)不僅彰顯了LaKi技術(shù)的能效比優(yōu)勢，更證實其在降低設(shè)備體積、減輕重量、延長電池壽命等方面具有無可比擬的潛力，為用戶帶來輕便、持久且高性能的對講體驗。

• 大帶寬，開啟多方對話新紀元

LaKi技術(shù)的大帶寬特性賦予了系統(tǒng)充足的資源余量，使其能夠輕松應對復雜、多變的通信需求。目前，LaKi已成功實現(xiàn)八方同時通話，徹底顛覆了傳統(tǒng)一對一或小規(guī)模組群對講的局限。無論是大規(guī)模團隊協(xié)作、緊急調(diào)度指揮，還是跨地域的多方會議交流，LaKi都能確保每位參與者的聲音清晰、流暢地傳遞，實現(xiàn)真正意義上的實時多方通話，極大地提升了溝通效率與協(xié)同效果。

LaKi超低功耗實時廣域網(wǎng)技術(shù)以其獨特的技術(shù)優(yōu)勢，正在改寫無網(wǎng)絡(luò)語音對講的規(guī)則手冊。憑借超高的空口速率、極低的發(fā)射功率需求、超遠通信距離以及開創(chuàng)性的多方實時通話功能，LaKi為各行各業(yè)提供了前所未有的高效、節(jié)能、長距離的無線通信解決方案。無論是專業(yè)領(lǐng)域還是日常生活中，LaKi都展現(xiàn)出強大的適應力和革新力，無疑是引領(lǐng)未來語音對講技術(shù)發(fā)展、塑造通信新標桿的杰出代表。選擇LaKi，即是選擇一種更為智能、便捷且環(huán)保的溝通方式，攜手步入無線通信的嶄新時代。

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