ARM还是x86?用于LPWAN网关的Qseven模块

来自法国物联网嵌入式系统工程专家EXPEMB的FlexGate低功耗广域网(LPWAN)网关基于congatec公司的Qseven计算机模块。这使供应商可以自由选择任何ARM或x86低功耗处理器的客户需求。
连接的分布式传感器和控制器网络用于监测,管理和维护目的是物联网背后的驱动力。其中一个主要的挑战是提供从几百米到几公里长距离的分布式传感器和控制器的可靠连接和数据交换。这个挑战是双重的:为了满足分布式传感器和控制器的超低功耗要求,同时实现可靠和成本效益的数据交换。本地无线技术没有广播范围。蜂窝技术太昂贵,消耗太多的能量。因此,这些低功耗广域(LPWA)连接在农村和城市地区都需要新技术,这是M2M和物联网应用逐渐高速增长的主要动力。
尽管M2M连接总数将从2014年的50亿增长到2024年的270亿,复合年增长率为18%,但LPWA市场在2016 - 2022年的年复合增长率预计将达到93%,达到2014年的14% 2024年的整体M2M连接。今天,西欧在LPWA市场中占有最大的份额,因为该地区的国家是这些信息系统的早期采用者。但中国,新加坡和印度的主要智慧城市项目也在推动增长。

FLEXGATE网关中使用的QSeven模块
 
LPWA连接可以通过不同的技术提供。一条路径基于像基站这样的电信的蜂窝式基础设施。例如Sigfox或华为(Cellular IoT),它们被部署为开放网络供大家使用。但是由于安全问题,大多数商业用户更喜欢专用网络。LoRa是这个细分市场的技术之一。它使用星形拓扑结构来实现设备(如传感器或执行器)与一个或多个网关(如果支持)之间的双向连接,通过标准IP技术立即将所有数据转发到中央云服务器。设备和网关之间的数据速率范围从0.3 kbps到50 kbps。LoRa还通过使用64位唯一网络密钥通过AES加密技术加密所有数据,一个64位唯一的应用程序密钥和一个128位设备专用密钥。单跳无线连接在欧洲使用非授权868 MHz频段,在北美使用915 MHz频段。由此,运营商不必为第三方基础设施和许可证付费,这有助于降低成本。
LoRa网关的可访问终端设备或节点的最大容量取决于网关必须在给定时间范围内管理的数据包数量。具有8个信道的网关的LoRa构建块每小时可以处理多达62,500个数据包。这相当于一个网关可以处理的最大设备数量,如果它被配置为每小时只发送一个数据包。城市环境的最大范围,无直视,室内覆盖深度2〜10 km。在郊区,可以达到15公里,对于直视和干扰小的地区可达40公里。
为了平衡电池寿命和信号强度,LoRa网络服务器使用自适应数据率(ADR)算法自动定义当地环境条件下的最佳性能。该算法基于信号噪声比(SNR),接收信号强度指示(RSSI)和不同信道等先进信息,为每个终端设备单独优化信号强度和功耗。由此,终端设备可以使用2000mAh电池实现长达105个月的电池寿命,这比目前的基于蜂窝的协议提供的电池寿命高出约10倍。除了技术方面,LoRa也得到了很好的行业支持,有助于加速在全球的推广。例如,2016年7月,KPN在整个荷兰的LoRa网络可用于物联网应用。
这种设置使得LoRa成为许多应用中最有趣的低功耗广域网技术之一。目标应用领域包括智慧城市的物联网和M2M安装以及农业,基础设施,公用事业和物流等工业应用。
EXPEMB为这种LoRa网络开发了一个模块化和可扩展的多业务网关,可用于商业和恶劣的工业环境,并可部署在各种应用中,从设施中的控制柜到能源网中的变电站,再到蜂窝式基站像智慧城市基础设施和智能农业项目。由Actility批准的ThingPark FlexGate网关包括一个真正的LoRa集中器,围绕专用的Semtech SX1301芯片构建。它能够同时监听8个LoRa信道,以便与数千个连接的节点进行通信。FlexGate网关还通过1Gbit以太网链接,Wi-Fi3G / 4G和蓝牙为中央云提供了丰富的连接。网关上的所有链路可以同时使用,可以根据不同的脚本进行设置。这种方法确保可靠的通信,而不管本地的拓扑如何 诸如2个USB端口,1个串行端口和GPIO等多种现场I / O使得可以通过包括Modbus现场总线支持在内的不同种类的有线通信来连接其他本地设备。FlexGate网关只集成了工业组件,没有任何移动部件,如风扇或硬盘驱动器,是一个高可靠性的平台,可以全天候运行。它由DC或PoE +供电,后者减少布线工作。室外配置支持扩展的温度范围和IP67防护连接器。这种方法确保可靠的通信,而不管本地的拓扑如何 诸如2个USB端口,1个串行端口和GPIO等多种现场I / O使得可以通过包括Modbus现场总线支持在内的不同种类的有线通信来连接其他本地设备。FlexGate网关只集成了工业组件,没有任何移动部件,如风扇或硬盘驱动器,是一个高可靠性的平台,可以全天候运行。它由DC或PoE +供电,后者减少布线工作。室外配置支持扩展的温度范围和IP67防护连接器。这种方法确保可靠的通信,而不管本地的拓扑如何 诸如2个USB端口,1个串行端口和GPIO等多种现场I / O使得可以通过包括Modbus现场总线支持在内的不同种类的有线通信来连接其他本地设备。FlexGate网关只集成了工业组件,没有任何移动部件,如风扇或硬盘驱动器,是一个高可靠性的平台,可以全天候运行。它由DC或PoE +供电,后者减少布线工作。室外配置支持扩展的温度范围和IP67防护连接器。FlexGate网关只集成了工业组件,没有任何移动部件,如风扇或硬盘驱动器,是一个高可靠性的平台,可以全天候运行。它由DC或PoE +供电,后者减少布线工作。室外配置支持扩展的温度范围和IP67防护连接器。FlexGate网关只集成了工业组件,没有任何移动部件,如风扇或硬盘驱动器,是一个高可靠性的平台,可以全天候运行。它由DC或PoE +供电,后者减少布线工作。室外配置支持扩展的温度范围和IP67防护连接器。
FLEXGATE网关
 
FlexGate网关被设计为应用就绪平台,并提供基于专用于物联网的模块化Linux框架的管理服务。这种开放式架构可以轻松整合任何所需的新服务。已经是标准配置一部分的服务包括高度安全的通信层以及一个开放的数据包转发器,它通过IP / UDP链接将集线器接收到的RF数据包转发到服务器,并发出服务器发送的RF数据包。除了现场广泛的LoRa网络支持之外,FlexGate网关还提供灵活的云到现场连接,可随时调整本地LoRa配置,并为每个所需的服务提供便利,
由于该产品线旨在满足LoRa网关部署的各种需求,因此该系统系列可以集成独立于微架构的所有通用处理器技术。这使EXPEMB能够在绝对所有可能发生的客户项目中提供其网关技术。因为该公司不想将其LoRa核心能力限制在某种处理器技术上,因为这会限制我们的市场潜力。因此,它设计了一个能够同时承载ARM和x86技术的双架构平台,从而可以参与所有的招标。
当前的FlexGate网关基于两个主要处理器系列配备灵活的处理能力:一个是最新一代的飞思卡尔i.MX6低功耗多核CPU。另一个是Intel Atom E3800产品系列,具有1到4个内核(代号Bay Trail)。FlexGate产品组合的灵活架构提供了一种处理能力,可以轻松地适应不同的使用情况,因为它具有广泛的性能可扩展性以及雾和边缘服务器智能。通过集成支持ARM和x86两种体系结构的Qseven计算机模块,实现了硬件平台以及性能灵活性。这些模块的使用还使EXPEMB能够将这些处理器系列中的一个切换到下一个最新的最新技术,而无需改变硬件设计。这使得FlexGate网关成为一个平台,可以部署的时间比处理器的生命周期还要长,对于飞思卡尔来说是15年,英特尔是7年以上。此外,未来的处理器,如代号为Apollo Lake的下一代英特尔凌动处理器也可以实施。
从供应商的角度来看,EXPEMB选择了康佳特的模块,因为他们在欧洲领先的计算机模块,提供一流的服务和支持,以及最广泛的Qseven投资组合之一。即使这家公司拥有最高的市场份额 - 这可能意味着由于巨大的零散组织而得到正确支持的复杂流程 - 个人整合支持是EXPEMB最满意的。所面临的挑战是为不同的架构获得或多或少相同的功能设置,以便以最有效的方式扩展解决方案。为此,congatec提供了完美的平台支持,可以用x86和ARM构建统一的系列。大多数标准的计算机模块供应商为每个架构都有专门的专家。Congatec拥有两个架构的相同专家。这使得沟通非常有效。

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