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

本文來(lái)源：千米電子

千米電子，物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)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(jiàn)下圖LK2400架構圖）。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(shí)現通訊距離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(shí)時(shí)廣域網(wǎng)技術(shù)，革命性地同時(shí)實(shí)現了廣覆蓋、低功耗和低時(shí)延三大特性，也是目前唯一同時(shí)實(shí)現這三大關(guān)鍵技術(shù)的無(wú)線(xiàn)技術(shù)， 根據麥肯錫的物聯(lián)網(wǎng)報告的研究結果， LaKi技術(shù)能夠滿(mǎn)足90%以上物聯(lián)網(wǎng)應用。在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）領(lǐng)域展現出相較于傳統無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)如LoRa、藍牙（BLE）、NB-IoT以及ZigBee的顯著(zhù)優(yōu)勢，為大規模物聯(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能夠實(shí)現超過(guò)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，后兩者由于其設計初衷主要是服務(wù)于短距離、低功耗的設備間通信，通信距離通常局限在幾十到上百米范圍內。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業(yè)監測、遠程資產(chǎn)追蹤、智慧城市基礎設施監控等應用場(chǎng)景，無(wú)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?xún)龋?，網(wǎng)絡(luò )處理能力弱，只能允許數個(gè)到數十個(gè)終端工作；而LaKi帶寬高達2MHz，單信道網(wǎng)絡(luò )吞吐率超過(guò)1000pps，可以在大范圍內接入數百倍的終端。

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(cháng)期休眠、少量工作的情況下功耗低。前兩者要想通訊更長(cháng)距離，后兩者要想工作更長(cháng)的時(shí)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)具備一定的節能設計，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(guò)1公里、傳輸同樣大小的數據的情況下，LaKi的工作功耗是LoRa、NB-IoT的數百分之一。這意味著(zhù)在長(cháng)距離通訊時(shí)，在相同的電池容量下，采用LaKi技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)設備可以實(shí)現數倍乃至數十倍的使用壽命。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、難以進(jìn)行定期維護的設備提供了理想的通信解決方案，真正實(shí)現了物聯(lián)網(wǎng)設備的長(cháng)效、免維護運行。

LaKi可以做到低至數十微秒的工作時(shí)延。并且，其在保證廣覆蓋與超低功耗的前提下，依然能夠實(shí)現較低的通信延遲。這對于依賴(lài)快速響應和實(shí)時(shí)數據交換的物聯(lián)網(wǎng)應用至關(guān)重要，如工業(yè)自動(dòng)化、遠程醫療、智能交通系統等。盡管LoRa和NB-IoT在特定條件下也能提供一定的低時(shí)延性能，但往往需要犧牲功耗來(lái)實(shí)現，使得它們不再功耗低，這讓它們最大的優(yōu)勢之一蕩然無(wú)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(shuō)LoRa等窄帶技術(shù)是網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，不如說(shuō)他們實(shí)際上只是連接技術(shù)。藍牙、ZigBee可以在短距離通信時(shí)實(shí)現比較低的時(shí)延，但在距離增加時(shí)，其通訊成功率就會(huì )大幅降低，根本無(wú)法保證通訊時(shí)延。

實(shí)際上低時(shí)延跟很多因素相關(guān)， 如用戶(hù)容量、數據速率、網(wǎng)絡(luò )吞吐率相關(guān)， 最終取決于工作帶寬和協(xié)議。結合通訊距離、工作功耗，構成了我們在技術(shù)選型時(shí)常用的五個(gè)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。相較于傳統的LoRa、藍牙（BLE）、NB-IoT以及ZigBee技術(shù)，LaKi在地理覆蓋范圍、設備續航能力以及實(shí)時(shí)數據處理等方面均展現出壓倒性的優(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(wú)論是對于遠程環(huán)境監測、大規模資產(chǎn)跟蹤、智慧城市的基礎設施管理，還是對于需要實(shí)時(shí)交互和長(cháng)距離通信的各類(lèi)創(chuàng )新應用，LaKi都以其技術(shù)革新性推動(dòng)著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)向更廣闊、更深入、更實(shí)時(shí)的維度發(fā)展，開(kāi)啟了物聯(lián)網(wǎng)應用的新紀元。

LaKi技術(shù)作為一個(gè)已經(jīng)在智慧零售、倉儲物流、鐵路、畜牧業(yè)、農業(yè)灌溉、人員管理、資產(chǎn)管理、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、語(yǔ)音對講等領(lǐng)域實(shí)現卓越的應用性能。下文將通過(guò)兩個(gè)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(jìn)的今天，標簽技術(shù)作為連接實(shí)體世界與數字信息的橋梁，其重要性日益凸顯。

標簽的種類(lèi)繁多， 常見(jiàn)的有條形碼、二維碼、無(wú)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(gè)掃描，效率比較低；無(wú)源RFID成本高一點(diǎn)， 能夠在數米或十數米的范圍內快速讀取，效率高一點(diǎn)，成版本也高一點(diǎn)；有源RFID的技術(shù)選擇很多， 可以在數十米的范圍內讀取數據，受限于功耗，但由于一般采用標簽主動(dòng)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域的終端數量有些限制，所以，一般一個(gè)區域只能部署200~300個(gè)有源RFID。功能標簽也是名目繁多，但采用的無(wú)線(xiàn)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。傳統的標簽硬件系統一般是分離的， 很難共用同一種基礎網(wǎng)絡(luò )技術(shù)?，F階段多標簽系統的硬件架構一般如下圖所示，標簽層和讀寫(xiě)層都有太多的選擇，現有的技術(shù)有其不同的優(yōu)劣勢，異構、分離的標簽系統的簡(jiǎn)單組合大幅增加了客戶(hù)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(huì )利用各種標簽技術(shù)實(shí)現智改數轉的進(jìn)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， 非常適合大規模一站式標簽系統的底層技術(shù)。

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

• 標簽自由選擇權還給客戶(hù)：由于LaKi是目前唯一能夠同時(shí)實(shí)現三大關(guān)鍵特性的無(wú)線(xiàn)技術(shù)， 因此，采用LaKi技術(shù)的有源RFID、功能標簽等都有機會(huì )做到最佳性?xún)r(jià)比；如果客戶(hù)已經(jīng)采用了條形碼、二維碼或無(wú)源RFID中的一種到幾種， 都可以通過(guò)LaKi讀卡器或采集器統一接入到LaKi網(wǎng)絡(luò )，從而實(shí)現一網(wǎng)通用，保護用戶(hù)的原有標簽投資。

• 網(wǎng)絡(luò )部署方便快捷成本低：一個(gè)網(wǎng)關(guān)即可覆蓋一大片區域（工廠(chǎng)園區單網(wǎng)關(guān)覆蓋80萬(wàn)平方米以上，空曠地區600萬(wàn)平米以上），建網(wǎng)非?？焖?、方便，就像部署家用WiFi路由器一樣簡(jiǎn)單，用戶(hù)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(cháng)、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航終身，終端體積也因此降低，從而可以讓用戶(hù)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(shí)現高密度部署：LaKi技術(shù)的帶寬比較高，如果LaKi有源RFID采用和傳統有源RFID的終端主動(dòng)周期性報名的工作模式，其部署密度可以是傳統有源RFID數倍；但LaKi由于發(fā)射和接收功耗都很低，可以采用點(diǎn)名、群呼等方式實(shí)現有序報名，從技術(shù)層面解決信號碰撞的問(wèn)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有源RFID等終端設備的密度限制，實(shí)現高密度部署。

• 低功耗雙向通信保證高可靠性：傳統的有源RFID一般是單向通訊，如果要雙向通信的話(huà)功耗就比較高， LaKi可以低功耗雙向通訊，可以讓用戶(hù)實(shí)現快速按需盤(pán)點(diǎn)，這是單向通訊無(wú)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應用，無(wú)需擔心不同國家和地區的頻譜政策限制。

在追求高效溝通與無(wú)縫連接的今天，LaKi超低功耗實(shí)時(shí)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(wú)網(wǎng)絡(luò )語(yǔ)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(yǔ)音對講能力，更實(shí)現了多方實(shí)時(shí)通話(huà)的突破，開(kāi)啟了節能、高效且用途廣泛的無(wú)線(xiàn)通信新時(shí)代。

• 超凡性能，打破傳統界限

LaKi技術(shù)的核心亮點(diǎn)在于其驚人的空口速率高達1Mbps，這一速率不僅確保了語(yǔ)音數據的高速傳輸，還為未來(lái)的功能升級和多元應用場(chǎng)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(shí)現超過(guò)1.5公里的有效通信距離，遠超同類(lèi)技術(shù)標準。這意味著(zhù)在保持超低能耗的同時(shí)，LaKi設備能在更大范圍內可靠地進(jìn)行語(yǔ)音對講，大大拓寬了用戶(hù)活動(dòng)范圍，尤其適用于戶(hù)外探險、大型活動(dòng)管理、應急響應等需要廣闊覆蓋的場(chǎng)景。

• 實(shí)測驗證，超越期待表現

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

• 大帶寬，開(kāi)啟多方對話(huà)新紀元

LaKi技術(shù)的大帶寬特性賦予了系統充足的資源余量，使其能夠輕松應對復雜、多變的通信需求。目前，LaKi已成功實(shí)現八方同時(shí)通話(huà)，徹底顛覆了傳統一對一或小規模組群對講的局限。無(wú)論是大規模團隊協(xié)作、緊急調度指揮，還是跨地域的多方會(huì )議交流，LaKi都能確保每位參與者的聲音清晰、流暢地傳遞，實(shí)現真正意義上的實(shí)時(shí)多方通話(huà)，極大地提升了溝通效率與協(xié)同效果。

LaKi超低功耗實(shí)時(shí)廣域網(wǎng)技術(shù)以其獨特的技術(shù)優(yōu)勢，正在改寫(xiě)無(wú)網(wǎng)絡(luò )語(yǔ)音對講的規則手冊。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(kāi)創(chuàng )性的多方實(shí)時(shí)通話(huà)功能，LaKi為各行各業(yè)提供了前所未有的高效、節能、長(cháng)距離的無(wú)線(xiàn)通信解決方案。無(wú)論是專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域還是日常生活中，LaKi都展現出強大的適應力和革新力，無(wú)疑是引領(lǐng)未來(lái)語(yǔ)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(wú)線(xiàn)通信的嶄新時(shí)代。

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