STM32WL最近獲得了對(duì)Acklio的SCHC嵌入式庫(kù)的支持，使工程師能夠從LoRa網(wǎng)絡(luò)上新的壓縮和IP端到端通信中受益。意法半導(dǎo)體授權(quán)合作伙伴提供基于意法半導(dǎo)體首款帶LoRa收發(fā)器的MCU和基于STM32超低功耗器件的分立解決方案的參考方案。例如，它可以在NUCLEO-WL55JC，B-L072Z-LRWAN1發(fā)現(xiàn)套件和帶有支持LoRa的盾牌的NUCLEO-L476RG上運(yùn)行。

開(kāi)發(fā)人員可以申請(qǐng)免費(fèi)的評(píng)估許可證，該許可證涵蓋單個(gè) IP 網(wǎng)絡(luò)中多達(dá) 50 臺(tái)設(shè)備。該技術(shù)依賴于IETF標(biāo)準(zhǔn)，確保其大規(guī)模采用和支持，同時(shí)提供定制實(shí)施的能力。因此，該解決方案克服了低功耗廣域網(wǎng)固有的一些挑戰(zhàn)。

低功耗廣域網(wǎng) （LPWAN） 背后的挑戰(zhàn)

為什么物聯(lián)網(wǎng)使用不同的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)？

雖然物聯(lián)網(wǎng)的名字來(lái)自改變世界的網(wǎng)絡(luò)，但物聯(lián)網(wǎng)并不總是依賴于傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。例如，用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）無(wú)處不在，被無(wú)數(shù)應(yīng)用程序使用。但是，對(duì)于具有巨大計(jì)算和內(nèi)存限制的低功耗設(shè)備，它并不是首選解決方案。微控制器有UDP實(shí)現(xiàn)，但開(kāi)發(fā)人員不會(huì)使用它們來(lái)連接數(shù)千個(gè)傳感器。因此，開(kāi)發(fā)人員使用需要較少內(nèi)存或計(jì)算吞吐量的協(xié)議。問(wèn)題在于，這些技術(shù)并不總是提供使互聯(lián)網(wǎng)如此實(shí)用的機(jī)會(huì)，例如每個(gè)設(shè)備的IP。

什么是LoRaWAN和SCHC上的IPv6？

為了克服這些挑戰(zhàn)，LoRa聯(lián)盟最近推出了基于LoRaWAN的IPv6。顧名思義， 它使物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品能夠獲得 IPv6 地址，以促進(jìn)安全通信并通過(guò) LoRa 網(wǎng)絡(luò)享受 IP 數(shù)據(jù)包的實(shí)用性。此外，基于LoRaWAN的IPv6指定了一種稱(chēng)為SCSC（發(fā)音為“chic”）的壓縮和分段技術(shù)。最近由IETF定義， 它縮小了有效載荷和標(biāo)頭，如果它們大于LoRaWAN的MTU，則可以分解消息.SCHC 通過(guò)定義反映大多數(shù)包外觀的上下文和框架來(lái)工作。因此，發(fā)送方可以省略大量標(biāo)頭數(shù)據(jù)，因?yàn)樗梢杂山邮辗綇纳舷挛闹兄亟ā?/p>

提高 LoRaWAN 效率的解決方案

SCHC如何比較？

通過(guò)具有低功耗設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)壓縮信息的想法并不新鮮。然而， 有人可能會(huì)問(wèn)為什么 LoRa 聯(lián)盟選擇了 SCHC.比利時(shí)根特大學(xué)的研究人員發(fā)表了一篇論文1在2019年，這回答了這個(gè)問(wèn)題。在其中，作者將SCHC與6LoWPAN壓縮和分段機(jī)制進(jìn)行了比較，并得出結(jié)論，SCHC需要“更少的內(nèi)存”，并使用“在標(biāo)頭開(kāi)銷(xiāo)，可靠性和交換的數(shù)據(jù)包總數(shù)方面為L(zhǎng)PWAN設(shè)備使用更合適的壓縮和分段機(jī)制”。

Acklio在STM32上的實(shí)現(xiàn)

開(kāi)發(fā)人員面臨的挑戰(zhàn)是實(shí)現(xiàn) SCHC。該標(biāo)準(zhǔn)定義了主要規(guī)范，但集成到應(yīng)用程序中則完全是另一回事。因此，Acklio提供了一個(gè)運(yùn)行在STM32上的SCHC嵌入式庫(kù)，甚至提供了通過(guò)DLMS/COSEM對(duì)智能電表應(yīng)用壓縮的能力。事實(shí)上，根據(jù)智能能源國(guó)際的說(shuō)法，DLSM / COSEM是“最廣泛接受的公用事業(yè)儀表數(shù)據(jù)交換國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)”。用最簡(jiǎn)單的術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，DLSM（設(shè)備語(yǔ)言消息規(guī)范）塑造消息，COSEM（能量計(jì)量的 COmpanion 規(guī)范）定義其中的內(nèi)容。它實(shí)現(xiàn)了設(shè)備之間的互操作性，并為行業(yè)提供了標(biāo)準(zhǔn)。

Acklio的STM32設(shè)備庫(kù)可以壓縮IPv6 / UDP標(biāo)頭和DLMS包裝器，以提供高達(dá)90%的減少和75%的數(shù)據(jù)包本身壓縮。因此，智能電表需要傳輸更少的數(shù)據(jù)，從而減少其網(wǎng)絡(luò)使用量并縮短系統(tǒng)保持清醒所需的時(shí)間。它還提高了設(shè)計(jì)的可持續(xù)性。更低的能源和數(shù)據(jù)要求也意味著更少的維護(hù)和更長(zhǎng)的單個(gè)電池的使用壽命。為了幫助開(kāi)發(fā)人員入門(mén)，Acklio提供了一個(gè)DLMS Gurux服務(wù)器，客戶端應(yīng)用程序和示例代碼。此外，使用STM32WL，這是第一款帶有嵌入式LoRa收發(fā)器的MCU，可以幫助減少物料清單并簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。

審核編輯：郭婷