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工業物聯網應用遍地開花 u-blox完備方案滿足全球市場需求

  • 李佳玲
通訊、定位與時序(timing)技術是工業物聯網(IIoT)應用的三大支柱。選用具前瞻性設計的適切方案,以因應全球市場的多樣化需求,是縮短產品開發週期與降低成本的重要策略。

通訊、定位與時序(timing)技術是工業物聯網(IIoT)應用的三大支柱。透過把大量的工業感測器或控制器與集中式監控或控制系統連結在一起,就能實現更快速、更智慧的決策制定。如今,隨著這些技術的成熟與匯聚,IIoT已在全球各地掀起部署的熱潮。

IIoT能提升生產力、創造工作機會、並推動創新,可顯著提升企業的競爭優勢與全球經濟發展。顧問機構Accenture對全球20個主要經濟體(約佔全球經濟總額75%)研究指出,到了2030年,IIoT將為其增加10.6~14.2兆美元的國內生產毛額(GDP)。因此,全球不論政府或企業界都正積極投入IIoT相關計畫的研發與部署。

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SARA-R4具備全球覆蓋率的超精巧LTE Cat M1/NB1與EGPRS模組。

LARA-R2具定位功能的單模與多模LTE Cat 1模組。

MAX-M8精巧型u-blox M8 GNSS模組。

ZOE-M8性能卓越超小型GNSS SiP模組。

NINA-B1最先進的藍牙低功耗模組。

NINA-W1適合工業應用的最精巧Wi-Fi和藍牙模組。

主要的挑戰:缺乏統一標準

雖然IIoT正蓬勃發展,但是Morgan Stanley的研究指出,早期的IIoT計畫中採用了各種不同的通訊與定位技術,缺乏統一標準將會是IIoT擴大部署的主要障礙。

IIoT需要的低功耗無線通訊技術,目前有許多技術可供選擇,有些是相互競爭,有些是彼此互補。在短距離應用,有Wi-Fi、藍牙(和藍牙低功耗BLE);針對長距離應用,有基於蜂巢式技術的LTE Cat M1和LTE Cat NB1。在定位領域,則有四個主要的全球導航衛星系統(GNSS):GPS、伽利略(Galileo)、GLONASS和北斗。

身為產品開發人員,要選用何種通訊或GNSS技術取決於產品的功能以及目標市場的要求。隨著IIoT應用在全球各地展開佈署,我們來檢視一下目前各主要市場的應用現況以及採用的技術。

1.歐洲:

德國是歐洲推動工業4.0最具代表性的國家,政府正投入大量資源,積極推動。此外,英國也成立創新機構,發展智慧醫療與智慧運輸應用;法國政府兩年前也宣示大力支援工業數位化計畫。

在EMEA,LTE Cat NB1和2G蜂巢式技術是目前較普遍採用的長距離通訊技術,因其可提供寬廣的覆蓋範圍,同時LTE Cat NB1已被許多的智慧量表計畫採用,它的訊號可深入地下數公尺。例如,在里斯本,華為正利用NB-IoT技術進行智慧電表佈署。定位方面,歐盟推動的Galileo GNSS則是主流。

2.亞太區:

在亞太,包括大陸、印度、日本和南韓也都如火如荼地展開IoT相關計畫。例如,在南韓,Cobilsys推出超精巧的ATPACK追蹤器,可用在IIoT環境中追蹤車輛和貨櫃車等移動物體。此追蹤器採用了兩項u-blox產品,包括能同步利用三種衛星導航系統的GNSS模組、以及HSPA/GSM蜂巢式通訊模組。在印度,Forest Minister推出新型的手持式GNSS 裝置,結合傳統的GNSS與印度自有的GAGAN系統,可提升林業與動物管理的準確性。

至於低功率廣域(LPWA)技術,亞太區與EMEA的趨勢為類似,主要採用LTE Cat NB1技術。

3.美洲:

美洲選用的LPWA方案較為不同,是以LTE Cat M1為主。應用方面,也是呈現多樣、蓬勃發展的態勢。例如,美國政府的疾病管制中心正進行一項試驗計畫,評估如何將IIoT運用於採礦業的監控系統,其中包括RFID、無線通訊、無線感測器、以及即時定位感測等。

此外,農業設備製造商John Deere 已推出各項產品與服務來提升客戶的效率,利用連網設備來實現遠端管理、設備監控等。加州的Xirgo Technologies在其工業用追蹤與監控產品中導入了多項技術,應用包括出貨貨櫃的追蹤,以及貨櫃車追蹤,後者利用能量採集技術,無需外部電源便可運作。

實現IIoT需要混合式解決方案

從以上的實際應用可知,透過整合各種不同的技術,IIoT正展現出多樣化的使用案例與無限的可能性,也因此,對於技術靈活性與互通性的需求將與日俱增。這也是為什麼u-blox的產品深獲客戶青睞的原因。u-blox可提供包括無線通訊與定位的豐富產品組合,能以一站購足的方式,滿足IIoT的多樣化應用需求。

在定位產品方面,ZOE-M8是超精巧的GNSS系統級封裝(SiP)模組,可同步接收三種GNSS訊號,並且內建SAW和LNA,尺寸僅4.5mmx4.5mmx1.0mm。MAX-M8是精巧型u-blox M8 GNSS模組,同樣可同步接收三種GNSS訊號(GPS、伽利略、GLONASS或北斗),並具備領先業界的-167 dBm導航靈敏度,而且與MAX-7和MAX-6接腳相容。

在蜂巢式通訊產品方面,LARA-R2是具備定位功能的單一與多模LTE Cat1模組,採用精巧的LARA LGA封裝,並能輕鬆地在u-blox 2G/3G/4G模組間進行升級。具備全球覆蓋率的SARA-R4是超精巧的LTE Cat M1/NB1與EGPRS模組,能以單一硬體版本彈性設定所需的電信規格,具備低功耗與更長的電池使用壽命,而且基於它更廣闊的覆蓋範圍,可使用於大樓或地下室,地面下的裝置可採用NB1模式。

另外,適用於工業市場的NINA-W1是可支援2.4GHz ISM頻帶802.11 b/g/n標準的超低功耗Wi-Fi和藍牙模組。NINA-B1則是已通過全球認證的高效能藍牙低功耗模組,能支援Arm Mbed與Nordic SDK的開放式CPU架構,並可採用內部或外部天線設計。

隨著各地IIoT應用的快速發展,選用具前瞻性設計的適切方案,以因應全球市場的多樣化需求是縮短產品開發週期與降低成本的重要策略。u-blox擁有支援各種工業應用的豐富產業經驗與領先的技術,可協助客戶建構IIoT應用的重要基石,讓客戶的產品與服務在新的數位時代中保持領先優勢。(本文由u-blox提供,李佳玲整理報導)

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