物聯(lián)網(wǎng)被人們寄予厚望已經(jīng)多年，人們一直在為“萬(wàn)物互聯(lián)”的目標(biāo)而努力，但從物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)狀來(lái)看，距離這個(gè)目標(biāo)依舊任重道遠(yuǎn)。

“連接”是物聯(lián)網(wǎng)最關(guān)鍵的技術(shù)，人們對(duì)此進(jìn)行過(guò)很多的嘗試和實(shí)踐。從連接的介質(zhì)來(lái)看，連接總體可以分成有線連接和無(wú)線連接。有線連接受基礎(chǔ)設(shè)施的影響比較大，局限比較多，因此并不是連接技術(shù)的首選;而無(wú)線連接相對(duì)比較自由，部署和維護(hù)更加容易，因此無(wú)線技術(shù)很自然地成為物聯(lián)網(wǎng)連接的主流。

那么什么樣的無(wú)線技術(shù)才能幫助物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)“萬(wàn)物互聯(lián)”的愿景呢?

萬(wàn)物互聯(lián)對(duì)無(wú)線技術(shù)的要求

我們知道，任何一種技術(shù)，如果無(wú)法實(shí)現(xiàn)足夠的投資回報(bào)，是無(wú)法真正被大規(guī)模使用的，物聯(lián)網(wǎng)自然也無(wú)法擺脫這樣的限制。

現(xiàn)階段用來(lái)作為物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線連接技術(shù)的主要有藍(lán)牙、Zigbee/Zwave、WiFi、LPWAN(LoRa、NB-IoT、Sigfox等)、蜂窩技術(shù)等。根據(jù)通訊距離的遠(yuǎn)近，可簡(jiǎn)單分為短距技術(shù)和長(zhǎng)距技術(shù)兩大類(lèi)。藍(lán)牙、Zigbee/Zwave、WiFi屬于短距技術(shù)，它們由于覆蓋能力弱，建網(wǎng)成本高，管理和維護(hù)困難，很難用來(lái)進(jìn)行大規(guī)模部署，因此，他們注定無(wú)法用于物聯(lián)網(wǎng)的廣泛覆蓋。

NB-IoT、LoRa、蜂窩技術(shù)屬于長(zhǎng)距技術(shù)，由于通訊距離長(zhǎng)，覆蓋能力強(qiáng)，適合快速、大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)部署，特別是近年來(lái)NB-IoT和LoRa等低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)技術(shù)的出現(xiàn)，其功耗低、通訊距離長(zhǎng)和容量大等特性讓建網(wǎng)成本、終端成本等進(jìn)一步下降，在不溫不火的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)掀起了一個(gè)建設(shè)小高潮，給沉寂已久的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)注入了很大的活力。

隨著LPWAN等技術(shù)的推廣和使用，人們?cè)诎l(fā)現(xiàn)這類(lèi)技術(shù)雖然降低了物聯(lián)網(wǎng)投資成本，但其低功耗特性是通過(guò)大量的無(wú)法工作的深度睡眠方式獲得的，只適用于那些對(duì)時(shí)延沒(méi)有要求或者終端觸發(fā)的極低數(shù)據(jù)量的物聯(lián)應(yīng)用，如單純的表計(jì)類(lèi)應(yīng)用、部分傳感器應(yīng)用，他們?cè)谌f(wàn)物互聯(lián)中只占很小的一部分，更大量的應(yīng)用需要低時(shí)延的雙向通訊，例如大部分智慧應(yīng)用、遠(yuǎn)程控制類(lèi)應(yīng)用等等，他們的市場(chǎng)表現(xiàn)也證明了時(shí)延的限制讓網(wǎng)絡(luò)的使用價(jià)值大大縮水，這樣的結(jié)果如同給滿懷期待的從業(yè)者們當(dāng)頭澆了一盆冷水，也讓人們認(rèn)識(shí)到萬(wàn)物互聯(lián)所需要的通訊技術(shù)除了需要實(shí)現(xiàn)廣覆蓋(通訊距離長(zhǎng)、容量大)、低功耗外，還需要低時(shí)延，前兩者實(shí)現(xiàn)了投資成本的下降，后者提升了投資收益。

但想要同時(shí)實(shí)現(xiàn)廣覆蓋、低功耗和低時(shí)延是非常困難的，目前的主流技術(shù)也只能滿足三者中的一項(xiàng)或者兩項(xiàng)，同時(shí)滿足這三者的無(wú)線技術(shù)依然是空白。漸漸地，人們形成了一個(gè)根深蒂固的觀念：物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線技術(shù)選型需要根據(jù)所謂場(chǎng)景和應(yīng)用特點(diǎn)來(lái)選擇合適的無(wú)線通訊技術(shù)，由此又誕生了一些新的問(wèn)題，如網(wǎng)絡(luò)難以復(fù)用導(dǎo)致成本無(wú)法攤薄、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的管理和維護(hù)難度增大等。 這嚴(yán)重限制了物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展似乎遇到了一個(gè)無(wú)法逾越的障礙：能否同時(shí)實(shí)現(xiàn)這三大關(guān)鍵特性關(guān)系到物聯(lián)網(wǎng)的投資收益是否足夠，而這關(guān)系到物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)能否真正爆發(fā)，但問(wèn)題是大家都束手無(wú)策!

物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)該怎么辦?

千米電子的答案：LaKi超低功耗實(shí)時(shí)廣域網(wǎng)技術(shù)

千米電子從2014年就洞察了物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的這個(gè)大問(wèn)題，可要同時(shí)實(shí)現(xiàn)廣覆蓋、低功耗和低時(shí)延是何其困難!但困難的問(wèn)題往往伴隨著巨大的收益，而千米電子團(tuán)隊(duì)擁有深厚的通訊行業(yè)的技術(shù)積累，相信創(chuàng)新是解決這個(gè)難題的唯一途徑，因此首先在協(xié)議層面進(jìn)行了深入的研究。歷經(jīng)一年多的殫精竭慮，終于獲得了一些解決問(wèn)題的創(chuàng)新思路。但如此大的難題顯然不是這么容易解決的，千米電子又在實(shí)現(xiàn)這些思路的過(guò)程中無(wú)奈地發(fā)現(xiàn)一個(gè)冰冷的現(xiàn)實(shí)：現(xiàn)有的硬件無(wú)法實(shí)現(xiàn)部分關(guān)鍵點(diǎn)，這使實(shí)際性能比預(yù)期效果差距甚大。雖然如此，千米電子團(tuán)隊(duì)也已經(jīng)在這個(gè)不完全的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中看到解決問(wèn)題的巨大潛力和希望，因此決定繼續(xù)投入研發(fā)自有射頻SoC芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)這些關(guān)鍵點(diǎn)。業(yè)內(nèi)人士都知道，射頻類(lèi)芯片的研發(fā)難度很大，所幸千米電子團(tuán)隊(duì)在芯片設(shè)計(jì)上也有多年的成功經(jīng)驗(yàn)，功夫不負(fù)有心人，經(jīng)過(guò)兩次MPW和無(wú)數(shù)次的測(cè)試、優(yōu)化，終于在2020年9月成功推出性能優(yōu)異的LaKi射頻SoC。至此，千米電子終于研發(fā)出一整套包含了MAC層通訊協(xié)議和PHY層芯片的完整的通訊技術(shù)——LaKi超低功耗實(shí)時(shí)廣域網(wǎng)技術(shù)。LaKi是否真的解決了同時(shí)實(shí)現(xiàn)廣覆蓋、低功耗和低時(shí)延的難題呢?可能實(shí)際的數(shù)據(jù)更有說(shuō)服力。

千米電子的射頻SoC芯片集成度很高，集成了射頻、功放、基帶、RTC、32位CPU、PMU、AES128加密等電路模塊，除了CPU是外購(gòu)IP外，其他均為千米電子自主設(shè)計(jì)和研發(fā)，具有完全的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。根據(jù)現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的實(shí)測(cè)結(jié)果表明，基于LaKi射頻SoC芯片的標(biāo)準(zhǔn)型模組(不加任何外置射頻前端模塊)其地面通訊距離(模組離地距離1.5米-2米)可達(dá)1.5公里，高空通訊距離可達(dá)5公里以上，發(fā)射電流4.5mA@0dBm，6.5mA@5dBm，接收電流7.5mA(Max gain)，休眠電流1.1微安。如果在1公里以上通訊距離、監(jiān)聽(tīng)周期為1秒的雙向?qū)崟r(shí)通訊模型下，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型模組的平均電流小于3微安，折算成年均功耗不超過(guò)27mAh/年;而添加了13dBi的外置射頻前端模塊的增強(qiáng)型模組的地面通訊距離可達(dá)5公里以上，最大工作電流(Rx和Tx)不超過(guò)20mA，平均電流約4微安，年均功耗也不超過(guò)40mAh/年。這樣的功耗，即使用一顆常見(jiàn)的CR2032紐扣電池供電，也可以續(xù)航數(shù)年!要知道，LoRa、NB-IoT等以低功耗見(jiàn)長(zhǎng)的低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)的模組的睡眠功耗一般也要3mA以上，也就是說(shuō)，LaKi技術(shù)在長(zhǎng)距離通訊中的雙向?qū)崟r(shí)通訊模型下的功耗與低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)的睡眠功耗相仿甚至更低!

而且，千米電子發(fā)明的LaKi超低功耗實(shí)時(shí)廣域網(wǎng)技術(shù)最高速率可達(dá)1Mbps，最低也有250Kbps，用戶處理能力可超過(guò)2000終端/秒。可見(jiàn)，LaKi不光很好地同時(shí)實(shí)現(xiàn)了廣覆蓋、低時(shí)延和低功耗這三大關(guān)鍵特性，還具有較高的數(shù)據(jù)速率和很大的并發(fā)用戶處理能力!非常適合物聯(lián)網(wǎng)最后一公里低成本海量覆蓋，也正是基于這個(gè)特點(diǎn)，千米電子把這種新技術(shù)命名為L(zhǎng)aKi，取名于Last Kilometer IoT coverage，音同lucky。

從上面的數(shù)據(jù)可以看出來(lái)，LaKi與以低功耗、低時(shí)延等特性而經(jīng)常被人們選用的藍(lán)牙、Zigbee等無(wú)線技術(shù)對(duì)比來(lái)看，LaKi在同樣的通訊距離下功耗更低，而且通訊距離越長(zhǎng)，LaKi的功耗優(yōu)勢(shì)越明顯。帶寬與它們相比起來(lái)也毫不遜色。

從上面的數(shù)據(jù)還可以看出來(lái)，與在物聯(lián)網(wǎng)中廣泛應(yīng)用的主流無(wú)線技術(shù)藍(lán)牙、Zigbee、NB-IoT、LoRa等主流技術(shù)比較起來(lái)，LaKi不僅具備它們各自的優(yōu)勢(shì)，甚至指標(biāo)更好!

LaKi也是目前唯一同時(shí)實(shí)現(xiàn)廣覆蓋、低時(shí)延和低功耗的完整無(wú)線通訊技術(shù)!如果加上較高的數(shù)據(jù)速率，LaKi在性能表現(xiàn)上具有革命性的優(yōu)勢(shì)。

LaKi技術(shù)的出現(xiàn)，讓人們不再需要根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)或使用場(chǎng)景來(lái)選擇無(wú)線技術(shù)，一張LaKi網(wǎng)絡(luò)就可以接入絕大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。因此，使用LaKi作為物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線連接技術(shù)，綜合成本低，投資價(jià)值高，具備很高的投資收益，擁有作為通用物聯(lián)技術(shù)的幾乎所有要素，非常有希望真正引爆物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)。