AISLink 2.4G -园区级低功耗物联网解决方案
来源:艾森智能 2022-08-31 16:30
行业背景
如行业内所知，LPWAN低功耗物联网技术的突出优势在于距离、功耗和成本，劣势在于带宽和时延，只能适用于低速率低频次的数据采集和控制。在频段管制方面，中国工信部在《微功率短距离无线电发射设备目录和技术要求》中对SubG非授权频段的使用（比如发射功率、发射间隔、发射时间等）进行了限制。因此，在SubG频段提供低功耗、高密度、准实时物联网组网及数据服务方案的可能性并不存在。
而在2.4G免授权频段，WIFI、蓝牙、Zigbee是典型的短距离通信技术，穿墙能力弱。它们都试图通过网状架构达到更远的距离，增加了物联网环境的复杂性、延迟和成本，同时，网络容量也极为有限，基本上不具备扩展性，而且其部署基本上仅适用于室内环境。
我们看到，针对半径在500米到1000米，准实时、高密度、低功耗低成本、兼顾室内室外应用场景的园区级物联网，目前市场上并没有合适的室内外全覆盖的全场景解决方案。艾森智能研发的AISLink 2.4G填补了这个空白。
AISLink 2.4G关键特性
1. 园区一张网
AISLink 2.4G基于2.4G LoRa空口技术，提供终端-网关-服务器三层标准物联网架构，部署于企业内网。只需个位数的网关即可实现园区室内外一体化覆盖，不需要在室内和室外部署不同的解决方案。AISLink服务器和企业应用集成，实现数据转发，适配各种IT协议，同时提供安全、网管等服务。网络部署示意图如下：
2. 场景全覆盖
艾森AISLink 2.4G协议支持下述场景：
| 场景 | 包长 | 间隔 | 典型案例 |
|---|---|---|---|
| 高频数据上报 | <100字节 | 秒级 | 过程数据上报，如仪表读数、生理特征等 |
| 低频数据上报 | 长度不等，可到10K字节 | 分钟/小时级或远程获取 | 诊断或日志数据上报，如振动数据、谐波数据、运行日志等 |
| 事件数据上报 | <10字节 | 按需 | 告警数据或状态变化数据 |
| 广播指令下行 | <100字节 | 按需 | 控制一组设备的状态变更或采集同步 |
| 时钟同步 | - | 按需 | 信标帧广播保证全网时钟同步 |
相比之下，其它低功耗物联网只能兼顾部分场景或性能指标无法达到相同的水平。
3. 低成本网络
覆盖十万平米的园区，部署网关数一般不超过5个。星型组网一跳可达，通过AISLink服务器轻松运维整个网络。从下面的部署示意图可以深刻体会到基础设施部署的差异性。
相比之下，其它低功耗物联网只能兼顾部分场景或性能指标无法达到相同的水平。
4. 弹性扩展的网络
基于三层架构的网络是可管理和弹性扩展的。AISLink服务器作为网络的根节点和锚点存在，网关则自由架设，上电即用，没有任何限制。
5. 标准化接口
为支撑企业复杂的应用场景，AISLink服务器向上提供数据转发服务，利用MQTT/HTTP/Websocket等成熟的IT协议对接企业生产系统或边缘计算及控制平台。
为满足不同终端的联网需求，AISLink终端侧协议支持透传、轮询和AT指令三种调用方式，支持低功耗和非低功耗两种设备类型。产品包括通信模组和DTU两种形态，通过内嵌或外挂方式帮助终端设备实现联网。
6. 定位功能扩展
基于2.4G LoRa芯片自带的ToF测距引擎，AISLink 2.4G在现有网络的基础上扩展定位功能。比如通过增加锚点网关提升定位的精度，在终端侧扩展定位协议。终端在移动中通过持续快速的定位交互，得以实现实时定位功能(RTLS)。艾森实时定位解决方案AISLoci即将推出。
AISLink 2.4G关键指标
下表所列指标值根据DR: SF7/800KHz, TxPower: 12.5dBm的网络配置测算：
| 指标 | 能力 | 说明 |
|---|---|---|
| 可视距离 | <1千米 | 实际按300-500米半径部署 |
| 网关带宽 | 100kbps上行/32kbps下行 | 实际按每5秒100字节数据上报频次，可接72个终端 |
| 低功耗 | 基于LoRa低功耗特性，终端电池寿命0.5-5年 | 实际电池寿命需要根据不同业务模型计算时长 |
| 免干扰 | 和WIFI/蓝牙能共存使用 | 实际根据合理的频点/带宽规划，可以更有效地规避WIFI/蓝牙的干扰 |
| 定位 | 固定点定位误差<3米移动定位误差<5米 | 通过增加更多的锚点，可以进一步提升定位的准确性 |
| 时延 | 在网络无拥塞情况下，平均上下行时延亚秒级 | 时延和超帧长度配置有关 |
AISLink 2.4G产品套件
艾森研发的AISLink 2.4G套件包括：AISLink 2.4G网关、模组以及服务器。另外，艾森和第三方终端厂商合作研制了有特色的AISLink 2.4G终端产品。
- 2.4G LoRa全双工3Rx+1Tx
- PoE 24V或12 VDC供电
- 运行环境 -20-75°C
- AISLink 2.4G链路层协议(网关侧)
- NTP协议授时
- WEB控制台
- 2.4G LoRa
- 支持低功耗模式，适用于电池应用
- 支持2.3~3.6V供电
- 双天线可选(邮票孔/IPEX）
- AISLink 2.4G链路层协议(终端侧）
- 支持数据传输和定位
- AT指令和透传两种模式
- IoT管理(网络、设备、连接、安全性)
- 数据服务(边缘计算、数据可视化)
- 位置服务(规划、部署、评估、优化)
- 位置解算引擎
- 应用接口(MQTT、HTTP)
- WEB控制台
- 公有云、私有云多种部署方式
网关
模组
服务器软件
特色终端举例
关于艾森智能
深圳市艾森智能技术有限公司一直致力于为客户提供可管理的低功耗无线物联网解决方案。LoRaWAN、AISLink SubG(RT-LoRa)、LoRaMesh等LPWAN物联网方案已大规模商用，赢得了客户的高度认可和行业的良好口碑。
艾森智能从LPWAN广域网拓展到园区级覆盖的低功耗、高密度、准实时的LPLAN物联网领域，利用多年技术积淀和商业实践，持续在智慧油气、智慧能源，智慧园区、智慧仓储及智慧物流等领域，为客户提供提升性能和管理水平的物联网产品、解决方案及技术服务。