RAK8213 WisLink Cellular mPCIe Мультидиапазонный модуль LTE Cat M1/Cat NB1/EGPRS в формате Mini PCIe

WisLink Cellullar mPICe (RAK8213) — современный мультидиапазонный модуль LTE Cat M1/Cat NB1/EGPRS, собранный на чипе Quectel BG96 в стандартном форм-факторе PCI Express (Mini PCIe). Модуль способен предоставить максимальную скорость связи 375 Кб/с в режиме приёма и 375 Кб/с в режиме передачи. Встроенный в RAK8213 модуль GNSS может поддерживать системы спутникового позиционирования GPS, GLONASS, BeiDou/Compass, Galileo, QZSS. Интегрированный GNSS-приёмник значительно упрощает дизайн разрабатываемого на основе RAK8213 конечного целевого продукта и обеспечивает более быстрое, точное и надежное позиционирование. Поддержка интернет-протокола, наличие промышленно-стандартных интерфейсов (USB / UART / I2C / Индикаторы состояния) и многочисленные функций (включая совместимость с Windows XP, Windows Vista, Windows 7 / 8 / 8.1 / 10, драйверами для Linux и Android) — всё это позволяет модулям RAK8213 находить применение в самом широком спектре уникальных M2M-приложений, яркими примерами которых могут быть POS-терминалы, системы интеллектуального учёта или отслеживания.

Ключевые возможности

• Модуль LTE Cat. M1/Cat.NB1/EGPRS в форм-факторе Mini PCIe, оптимизированный для приложений M2M и IoT
• Сверхнизкое энергопотребление
• USB-драйверы и поддержка высокоскоростного интерфейса 2.0
• Расширенный набор фирменных АТ команд Quectel
• Улучшенные возможности: поддержка DFOTA, VoLTE
• Простой переход с модулей Quectel GSM / GPRS, UMTS / HSPA и LTE
• Надежный монтаж и интерфейсы
• Интерфейс PCM, доступный для VOLTE

Технические характеристики

• Питание: 3.3 ~ 3.6В (типовое 3.3В)
• Версия платы: В
• Интерфейс Mini PCIe: стандартный интерфейс PCI Express Mini Card 1.2
• Мощность передачи:
• Class 3 (23дБм±2дБ) для частот LTE-FDD / LTE-TDD
• Class 4 (33дБм±2дБ) для частот GSM850 / EGSM900
• Class 1 (30дБм±2дБ) для частот DCS1800 / PCS1900
• Class E2 (27дБм±3дБ) для частот GSM850 8-PSK / EGSM900 8-PSK
• Class E2 (26дБм±3дБ) для частот DCS1800 8-PSK / PCS1900 8-PSK
• Функции LTE:
• Поддержка LTE Cat M1 и LTE Cat NB1
• Поддержка частотного диапазона 1.4МГц для LTE Cat M1
• Поддержка частотного диапазона 200КГц для LTE Cat NB1
• Поддержка систем с одним входом и одним выходом (SISO) в режиме приёма данных
• Cat M1: Макс. 375 Кб/с (приём) / 375 Кб/с (передача)
• Cat NB1: Макс. 32 Кб/с (приём) / 70 Кб/с (передача)
• GPRS:
• Поддержка GPRS мульти-слот класс 33
• Кодовые схемы CS-1, CS-2, CS-3 и CS-4
• Макс. скорость 107 Кб/с (приём) / 85.6 Кб/с (передача)
• Функции GSM EDGE:
• Поддержка EDGE мульти-слот класс 33
• Поддержка GMSK и 8-PSK для различных схем MCS (модуляция и кодовая схема)
• Приём и отправка данных по кодовым схемам CS 1-4 and MCS 1-9
• Макс. скорость 296 Кб/с (приём) / 236.8 Кб/с (передача)
• Интернет-функционал:
• Поддержка протоколов PPP/TCP/UDP/SSL/TLS/FTP(S)/HTTP(S)/NITZ/PING/MQTT
• Поддержка протокола проверки подлинности по паролю (PAP) и протокола аутентификации с косвенным согласованием (CHAP) используемых в PPP-соединениях
• Функции SMS:
• Режимы Text и PDU
• Отправка сообщений на другие устройства и приём от них (Point to point MO и MT)
• Массовая рассылка сообщений (Cell broadcast)
• Хранилище для сообщений по умолчанию
• Интерфейс (U)SIM-карт: поддержка карт USIM/SIM 1.8В, 3.0В
• Функции Аудио: поддержка одного цифрового интерфейса PCM
• Интерфейс USB:
• Совместим со спецификацией USB 2.0 Slave
• Скорость передачи данных, макс.: 480 Мб/с
• Используется для коммуникации посредством АТ команд, для двухстороннего обмена информацией, для вывода данных GNSS NMEA, для отладки или обновления фирменного ПО
• Поддерживает USB-драйверы для Windows 7/8/8.1/10, Linux 3.x(3.4 и позднее)/4.1~4.15, Android 4.x/5.x/6.x/7.x/8.x/9.x
• Интерфейс UART:
• UART1 - Используется для двухстороннего обмена информацией и для коммуникации посредством АТ команд. Параметры по умолчанию: скорость порта - 115200 б/с, формат кадра - 8N1 (8 бит данных, без контроля четности, 1 стоповый бит). Поддерживает потоки аппаратного управления RTS и CTS.
• UART2 - Используется для отладки модуля и логирования, скорость порта по умолчанию - 115200 б/с.
• UART3 - Применяется для считывания данных GNSS или NMEA
• AT команды: 3GPP TS 27.007 и 3GPP TS 27.005 наборы AT команд, расширенные AT-команды Quectel
• Сетевой индикатор: один контакт NETLIGHT для отображения состояния сетевого подключения
• Интерфейс Антенна: разъёмы iPEX для главной антенны (ANT_MAIN) и GNSS-антенны (ANT_GNSS)
• Размеры: 51 х 30 х 4.9 мм (±0.15...0.2мм)
• Вес: 128.6 гр
• Условия эксплуатации:
• Рабочая температура -40°C ~ +80°C
• Температура хранения -40°C ~ +90°C
• Обновление фирменного ПО (прошивка): интерфейс USB, DFOTA
• Сертификация: EU RoHS
• Комплектация
• WisLink Cellular mPCIe (RAK8213) модуль х 1
• iPEX LTE антенна х 1
• iPEX GPS антенна х 1

Обзор модуля

Модуль RAK8213 выполнен в стандартном размере mPCIe. На верхней стороне платы размещены два разъёма iPEX для подключения внешних антенн сотовой связи (J1, Cellular Antenna Port) и глобальной навигации GNSS (J2, GNSS Antenna Port). Здесь же расположились кнопки включения (J6, PWRKEY) и сброса (J5, RESET) модуля, включая сам процессор BG96. Задняя сторона содержит слот карт Micro SIM и площадку для чипа ESIM (опционально, не установлен).

Блок-схема RAK8213

Единственный процессор BG96, интегрированный в RAK8213, является основным ядром устройства, в котором присутствуют простой модем NB-IoT и функции обработки. Для совместимости со стандартом PCI Express Mini Card, реализована дополнительная схема преобразования сигнала. Для лёгкой интеграции сменных внешних антенн, доступны два разъема UFL.

Распиновка (цоколёвка) модуля RAK8213 WisLink Cellular mPCIe NB-IoT Lte

Приёмник GNSS

RAK8213 содержит полноценное интегрированное решение для глобальной спутниковой навигации (Global Navigation Satellite System, GNSS), поддерживающее новейшую технологию геолокации Gen8C Lite от Qualcomm (GPS, GLONASS, BeiDou, Galileo и QZSS). Модуль поддерживает протокол стандарта NMEA-0183, и выводит последовательности NMEA через интерфейс USB с частотой обновления данных 1 Гц. По умолчанию, блок GNSS в RAK8213 отключен, но может быть активирован с помощью AT-команды.

Эффективность GNSS

Примечание.

1. "Чувствительность во время слежения" - наименьшее значение сигнала GNSS на входе антенны, при котором модуль может позиционироваться в течение 3 минут.
2. "Повторный запрос" - наименьшее значение сигнала GNSS на входе антенны, при котором модуль может вычислить новое положение в течение 3 минут после потери захвата данных.
3. "Чувствительность при холодном старте" - наименьшее значение сигнала GNSS на входе антенны, при котором модуль выполнит команду вычисления положения в течение 3 минут в режиме холодного старта.

Рабочие частоты

RAK8213 — это LTE Cat M1/Cat NB1/EGPRS модуль, обеспечивающий максимальную скорость связи 375 Кб/с в режимах приёма и передачи данных, и работает в глобальном диапазоне частот с ультранизким энергоптреблением.

Примечание.

1. LTE-FDD B25 поддерживается в BG96 с аппаратной версией R1.2
2. Находится в разработке

Энергопотребление

Значения в таблице указаны для параметра I_VBAT модуля BG96.

Примечание.

1. Состояние СОН с подключенным UART и отключенным USB. Переход модуля в состояние сна возможно выполнением полученной через интерфейс UART команды AT+QSCLK=1 и последующим управлением через вывод DTR.

Выходная мощность сигнала

Чувствительность приёма

Разнесение на несколько антенн (Antenna Diversity) не поддерживается. Значения таблицы представлены в дБм.

Стандарт LTE

Стандарт GSM

Принципиальная схема

Показана схема интерфейса mPCIe модуля RAK8213

Физические размеры, мм

Фирменное программное обеспечение

• RAK8213_for_raspberry_20200602_V1.0.1 (архив .ZIP)

Дополнительная документация

1. RAK8213 Datasheet (англ., PDF)
2. Принципиальная схема RAK8213
3. RAK8213 With Mini PCIe EVB руководство пользователя (англ., PDF)
4. Схема поиска сети BG96. Введение (англ., PDF)
5. Справочник АТ команды Quectel BG96 V2.1 (англ., PDF)
6. Справочник GNSS AT команды Quectel BG96 V1.1 (англ., PDF)
7. Аппаратный дизайн Quectel BG96 V1.4 (англ., PDF)

Полезные ссылки

1. Официальная страница руководства по настройке WisLink RAK8213 на платформе Raspberry Pi