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Arduino Pro產業級新夥伴:LoRaWAN閘道器

   

作者:陸向陽

近期Arduino官方不斷增強Arduino在產業領域的應用能力,為此提出了Arduino Pro之名,並在此名義下一口氣推出多款板卡。

Arduino Pro推出兩款LoRaWAN閘道器:WisGate Edge Pro(左上)與WisGate Edge Lite 2(右下)(圖片來源:Arduino

然而,Arduino Pro系列的板卡多數設定在物聯網的感測器節點(Sensor Node, IoT Node)上,較少著墨於閘道器。而今,Arduino官方也開始強化物聯網的閘道器(Gateway)產品,為此與RAKwireless(深圳瑞科慧聯科技)公司合作,推出了兩款歸屬在Arduino Pro下的LoRaWAN閘道器,即WisGate Edge Lite 2與WisGate Edge Pro。

Arduino Pro在IoT平台上先布局節點產品,而近期也開始布局閘道器產品(圖片來源:Arduino官網

為何是LoRaWAN?

為何Arduino是推LoRaWAN的閘道器不是推其他的呢?關於此我們以下逐一推敲,首先是GSM(註1),Arduino本身過去即有在推Arduino SIM,在全球100國以上可以使用,每個月傳輸量1.5MB的費率是1.5美元。不過,Arduino SIM只能把資料傳到Arduino自家官方的Arduino IoT Cloud雲端,若想傳到非官方的雲端,還是要使用各國在地不同電信營運商的SIM卡及費率服務。

那藍牙與Wi-Fi呢?藍牙距離過短,最遠不過約100公尺,要達到廣大覆蓋面積需要建置許多個藍牙閘道器;Wi-Fi也類似,在廣大覆蓋面積上很難牽佈許多供電線路供閘道器運作,特別是Wi-Fi相對更耗電,更是困難。

那麼Sigfox呢?Sigfox也可以達到廣大面積覆蓋,但Sigfox法國官方政策上不允許用戶自己架設Sigfox基地台(或稱基站),一律由其官方設置與營運,或在各國授權少數業者營運(在台灣跟新加坡是優納比公司),創客無法自己架設。

Arduino MKR WAN 1310板卡適合用於LoRaWAN節點裝置上(圖片來源:Arudino官網

而且,今(2022)年4月Sigfox宣布破產,雖然有9家公司爭搶收購,顯示其技術與服務仍深具價值,但仍然為想採用Sigfox的用戶帶來變數與擔憂。因此,要達到廣大覆蓋面積,較少的基地台數目與供電線路支援,以及省電、可以自己自由架設基地台等,以這樣的條件來看,依然以LoRaWAN技術最合適。

雖然Arduino官方過去就有推出LoRaWAN節點板卡,即Arduino MKR WAN 1300/1310,但卻一直沒有推出搭配使用的LoRaWAN閘道器,一直到現在與RAKwireless合作推出才算到位。

而所謂合作,閘道器的規格與名稱大致都沿用原合作公司的產品,但在產品外觀上印有「Arduino Pro」字樣,估計Arduino官方僅在於確認產品的相容互通性與安全性,其餘不改變。

LoRaWAN閘道器規格

回歸兩款LoRaWAN閘道器,在應用場合情境的設定上,Arduino Pro WisGate Edge Lite 2訴求在室內用,而Arduino Pro WisGate Edge Pro則是戶外用。

由於Edge Lite 2屬室內用,所以設計上可以固定在DIN滑軌上,外殼也重視散熱設計;Edge Pro則因設置在戶外,設計上是提供更大的信號覆蓋,所以可以裝設兩根玻璃纖維的5dbi增益天線。在通道方面Edge Lite 2最多支援8個通道,Edge Pro因為有2個連接器,所以最多可以支援到16個通道。

固定於戶外杆具上的WisGate Edge Pro樣貌(圖片來源:Arduino官網)

除了上述差異外,WisGate Edge有著如下的共通點,一是對後端可以使用Ethernet有線乙太網路、無線Wi-Fi或無線LTE進行傳輸;二是都具備SD記憶卡卡槽,可以用來診斷、備份或儲存日誌資料。

三是閘道器的作業系統都是以開放原始碼的OpenWrt加以客製修改成,修改後改稱WisGate OS,由RAKwireless公司提供作業系統相關支援;四是前述的Ethernet乙太網路其網路連接埠支援PoE(Power over Ethernet),網路線可以充當部分的供電線路功能,若只有少許用電下可以完全省去用電線供電,WisGate Edge系列支援的PoE標準為IEEE 802.11af。

了解規格後也了解一下價格,Arduino官方目前尚未正式開賣,官網上可以先加入等待清單(waiting list),之後正式發售再通知。

結語

雖然如此,但筆者看了一下RAKwireless官網資料,Edge Lite 2視不同的組態配置約在139~219美元間,Edge Pro則在373~525美元間,Edge Pro還能選購太陽能電池套件,在日照條件充足下可以完全不用牽佈電線也能讓閘道器長期獨立運作。另外,戶外型的玻璃纖維天線需要額外購買,一支約35美元,不同運作頻率需要使用不同的天線,如870MHz、928MHz等。

最後,長距離、大範圍覆蓋是LoRaWAN的強項,一般而言能有10公里,甚至15~20公里,日本業者村田製作所(muRata)甚至進行過極大空間的室內實測也可達7公里

如何?更到位的LoRaWAN產品是否讓創客更加心動,來構思更有意思的應用呢?

(責任編輯:唐育琪)

延伸閱讀

註1,雖稱GSM,但並不表示只能在2G GSM網路覆蓋下使用,廣義而言也包含3G WCDMA、4G LTE NB-IoT、5G eMBB等等。
陸向陽
陸向陽

Author: 陸向陽

從電子科系畢業後,即以媒體人的角色繼續這段與「電子科技」的不解之緣。歷任電子技術專書作者、電子媒體記者、分析師等角色,並持續寫作不殆。近來投入Arduino、Raspberry Pi等開放硬體的研究與教程介紹。

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