凭借更低的能(néng)耗、更遠(yuǎn)的数据传输范围和密集城市环境内的强劲信号功能(néng)，遠(yuǎn)程(LoRa) 连接毫无意外地从市政物(wù)联网应用(yòng)中异军突起。 LoRa 不仅具有(yǒu)技术优势，在价格上也要低于窄带物(wù)联网 (NB-IoT) 等蜂窝解决方案，这主要是因為(wèi)它能(néng)够降低前期基础设施成本、运营费用(yòng)和端节点传感器成本。
尽管 LoRa 主要用(yòng)于遠(yuǎn)距离室外连接，但它也能(néng)在大型建筑物(wù)内使用(yòng)。例如，总部位于德國(guó)代根多(duō)夫的嵌入式系统设计工作室 congatec 正在开发一个 LoRa 试点项目，它包含了大型建筑物(wù)内的关键对象的地理(lǐ)定位。
LoRa 助力智能(néng)建筑物(wù)
据 congatec 产品管理(lǐ)总监 Martin Danzer 介绍：“其中一项 LoRa 应用(yòng)就位于大型建筑物(wù)的地理(lǐ)定位基础设施内，这些建筑物(wù)具有(yǒu)厚重的墙體(tǐ)和干扰极强的電(diàn)气设备。”
尽管GPS信号难以覆盖室内不易到达的區(qū)域，但是地理(lǐ)定位功能(néng)依然可(kě)在 LoRa 网域内完全发挥作用(yòng)。这样，LoRa就能(néng)帮助跟踪应用(yòng)，而无需使用(yòng) GPS 组件或额外的能(néng)耗。
Danzer补充说道：“另一个关键优点就是，LoRa 能(néng)够实现遠(yuǎn)距离通信，进而将基础设施组件数量降低。”基于LoRa的设计使物(wù)联网开发人员能(néng)够避免使用(yòng) GPS 硬件，同时為(wèi)资产跟踪应用(yòng)实施地理(lǐ)定位功能(néng)。
除了降低成本之外，无需GPS芯片和相关能(néng)耗还能(néng)延長(cháng)為(wèi)物(wù)联网设备供電(diàn)的纽扣式電(diàn)池的使用(yòng)寿命。进而大大提高了物(wù)联网基础设施的整體(tǐ)效率。
LoRa 网关设计
congatec 与其模块化计算机(COM) 合作伙伴 Expemb 携手，设计了一款基于LoRa 的物(wù)联网网关。 Expemb 即将推出的FlexGate 物(wù)联网设计基于 congatec 的Qseven COM，目标针对路灯照明控制应用(yòng)。
Expemb 计划将此项目扩展為(wèi)控制其他(tā)城市资产，例如供水系统。FlexGate物(wù)联网设计采用(yòng)英特尔凌动 E3800 和 E3900 处理(lǐ)平台，使其成為(wèi)一款模块化程度更高的网关。
这一灵活性使congatec系统工程师能(néng)够将网关设计从现有(yǒu)英特尔凌动 E3800 平台迅速升级到E3900平台。Danzer介绍说：“凌动芯片的可(kě)扩展性使物(wù)联网开发人员只需在相同的载板和物(wù)联网应用(yòng)上更改模块，便可(kě)轻松切换到新(xīn)的英特尔处理(lǐ)器平台。”
Danzer 更详细地介绍了Expemb 针对基于 LoRa 的物(wù)联网网关的FlexGate 设计，他(tā)说凌动 E3900 处理(lǐ)器（图 1）帮助开发人员配备了充足的功能(néng)来进行边缘计算，从而能(néng)够实施过滤和本地互联网访问解决方案。
图 1. 凌动E3900 提供了高的单位功率性能(néng)，使物(wù)联网开发人员能(néng)够转為(wèi)使用(yòng)更多(duō)边缘计算功能(néng)。 （资料来源：英特尔）
此外，congatec 与英特尔的协作关系不仅是使用(yòng) E3900 处理(lǐ)器。 例如，congatec 提供的快速原型入门套件，其中便预封装了英特尔物(wù)联网网关技术。另一个例子就是，congatec 在其 LoRa 网关设计中使用(yòng)了来自 Wind River（英特尔的一家子公司）的 Helix Cloud 解决方案。
趋向边缘的计算能(néng)力
如果说有(yǒu)一种重要的趋势自 2017 年起主导着物(wù)联网网关设计，那就是数据处理(lǐ)任務(wù)从云内的服務(wù)器朝着物(wù)联网网络内的边缘和雾级别进行细化迁移（图 2）。
在边缘执行的数据分(fēn)析可(kě)以重新(xīn)定义经济实用(yòng)、低能(néng)耗的物(wù)联网网关设计。 （资料来源：英特尔）
雾计算可(kě)以将资源重新(xīn)分(fēn)配到从传感器到云的服務(wù)器价值链之间逻辑性的地方。 这种重新(xīn)分(fēn)配為(wèi)物(wù)联网网关设备提供了充足的 CPU 循环，例如帮助实时决定是否遠(yuǎn)程启用(yòng)或禁用(yòng)建筑物(wù)供水，而无需先将传感器数据推送到云。
雾计算等功能(néng)在 LoRa 网络环境中发挥着关键作用(yòng)，因為(wèi) LoRa 的遠(yuǎn)程传输使其在网关本地处理(lǐ)更多(duō)传感器数据当中变得必不可(kě)少。 从分(fēn)布距离更遠(yuǎn)的传感器中收集数据，然后从遠(yuǎn)端将其发送到云上，这必然会造成延迟和抖动问题。
与之相反，雾计算在物(wù)联网边缘提供了类似于云的服務(wù)。 这样可(kě)以尽量降低系统范围的延迟和抖动，并减少发送到云上的数据量。除了其他(tā)好处之外，本地化的处理(lǐ)还能(néng)使视觉处理(lǐ)等紧张工作负荷变得更加切实可(kě)行。
但是，雾计算需要更强的 CPU 性能(néng)和确定性功能(néng)。 正因為(wèi)如此，凌动 E3900 处理(lǐ)器采用(yòng)时间协调计算 (TCC) 技术来提供决定性以用(yòng)于实时分(fēn)析，同时实现外围设备与传感器等其他(tā)网络组件的同步。这样，LoRa 网关就能(néng)帮助实现本地响应操作，并将抖动降低。
為(wèi)何能(néng)提高单位功率的 CPU 性能(néng)
关于物(wù)联网存在一种普遍看法，那就是它使用(yòng)了便宜的硬件构建块，例如需要依靠云功能(néng)来执行数据分(fēn)析的微控制器。 但是 congatec 和 Expemb 的LoRa 网关展示了智能(néng)建筑物(wù)等物(wù)联网应用(yòng)现在如何需要接近实时的分(fēn)析、本地决策制定和更紧密的本地处理(lǐ)控制。
更高的单位功率 CPU 性能(néng)可(kě)采用(yòng)雾计算等技术，并在物(wù)联网网关上本地执行更多(duō)任務(wù)。切换到 LoRa 网关后，将节省云通信成本并解决延迟等关键物(wù)联网难题。
