传统邮政服务正面临越来越大的压力：为了适应智慧城市的生活方式，客户需要快速交付、低廉的价格和优质的服务，因此它们必须应对日益激烈的竞争。
另一方面，由于邮政公司的邮局运营变得越来越不经济，特别是在由于缺乏基础设施而可能难以到达的农村地区，邮局难以开设，因此它们也面临定价压力。此外，国家法规可能要求公司以规定的服务水平为一定比例的公民提供服务，因此加剧了这种情况。
瑞士国家邮政局——瑞士邮政就面临着这样的挑战。该机构在其公民的生活中发挥着核心作用，每天要递送700万封信件和500,000个包裹。
瑞士邮政设想了一种基于物联网(IoT)技术的简单设备，可以让客户轻松订购邮政用品和服务。该设备依靠低功耗广域网(LPWAN)技术来降低设备电池功耗，并涉及可通过长距离通信来为农村地区客户服务的器件。事实证明，这是和偏远区域实现通信所需的一项基本功能。
在完成对各种网络技术的评估后，瑞士邮政选择了Semtech公司的LoRa无线器件。此外，瑞士部署了一个由瑞士电信公司(Swisscom)运营的被称为LPN的公共LoRaWAN网络，几乎覆盖全国。
Semtech公司战略联盟解决方案合作伙伴LoRa-IoT高级总监Roelof Koopmans在接受笔者采访时解释了这项技术的部署，这导致瑞士邮政选择了其订购笔(Order Pen)，以前则被称为智能按钮。这些设备采用电池供电并与LoRaWAN实现连接。此外，它们还集成了Semtech的LoRa收发器和光学识别码(OID码)。
无论用户是想寄送信件和包裹、订购邮票、收取现金还是支付账单，都可以用自己的笔扫描代码并下订单。邮递员会立即收到一条消息。这就使用户无需登录或输入密码，只需单击一个按钮，即可轻松方便地进行所需的邮政交易。这种数字门到门服务，由于消除了邮递员额外路线的需要并减少了二氧化碳排放，具有可持续性。邮递员直接在手持扫描仪上接收订单信息，就可以查看客户是否需要他寄送东西。这省去了无用的旅行。
订购笔通过面向物联网的低频无线电网络——LoRaWAN(远程广域网)发送数据。这种开放的标准连接技术让用户可以利用其超远距离的低功耗功能以低成本覆盖数千公里——尤其是在难以到达的偏远地区——并使其可以部署可提供实时数据的LoRaWAN设备，同时一次电池充电即可持续数年。
与大多数其他技术不同，订购笔仅在按下按钮时才发送数据，并且每72小时发送一次，发送时间介于26ms和1.4s之间，具体取决于位置。这是让订购笔以一块电池运行多年的唯一方法。
瑞士的国家邮政服务机构，即瑞士邮政，承担着提供国家邮政服务的关键服务任务，这意味着他们每天要向全国各地的公民递送700万封信件和500,000个包裹，无论他们身在何处。虽然在小村庄和农村地区有家庭，但瑞士邮政很难从经济上证明在这些地方设立实体邮局分支机构是合理的。但是，由于瑞士的邮政服务法，无论地形如何，所有社区都必须可以使用瑞士邮政和邮政服务。
为确保这种可达性，瑞士邮政与Miromico公司合作开发、部署了一个基于LoRaWAN标准运行的系统，该系统让居住在农村地区、难以获得邮政服务的个人通过一个“订购笔”，只需单击一个按钮，即可协调需求。订购笔还利用Semtech的LoRa器件为那些原本难以达到或完全不可达的人协调按需邮政服务。
要使用该设备，客户只需将订购笔直接放在产品代码图标上(该图标标识了是否需要提取信件或包裹)，然后按下按钮扫描代码即可。然后，订单就会从那里被发送到瑞士邮政云服务器进行处理，然后通过瑞士电信的LoRaWAN网络(被称为LPN)传输数据。瑞士电信是瑞士最大的电信提供商。
此外，还开发了一款智能手机app，作为订购笔的替代品，供那些喜欢使用智能手机的人使用。
Semtech的LoRa器件和全球LoRaWAN标准可为希望利用物联网的企业和个人提供灵活、可扩展且易于实施的远程、低功耗无线解决方案。事实证明，LoRa，由于其可负担性、可扩展性以及它可以以极低的功耗远距离发送重要数据，对农村地区的人们特别有益，否则他们将无法获得覆盖或者连接。LoRaWAN填补了蜂窝和Wi-Fi/BLE网络的技术空白——这些网络需要高带宽或会产生高功耗，或者范围有限或无法穿透深层室内环境。
虽然瑞士邮政考虑开发自己的LoRaWAN网络，以便将数据从客户的设备远程传输到瑞士邮政，但瑞士电信已经在瑞士建立了一个全国性的LoRaWAN网络。瑞士邮政和瑞士电信已就扩大LoRaWAN网络覆盖范围以支持瑞士邮政的需求达成了协议。
得益于LoRaWAN特有的长距离优势，订购笔可以从光学识别码收集数据并立即将数据传输到30英里以外。订购笔使用AES-128加密来确保使数据安全到达目的地。该系统允许个人使用订购笔下订单，而无需具有Wi-Fi或智能手机网络连接。此外，瑞士电信的LoRaWAN网络能够覆盖97%的瑞士人口。对于如此庞大的网络覆盖范围，瑞士电信在瑞士(41,000km2)仅部署了1,100个网关。
订购笔是由我们的合作伙伴Miromico专门为瑞士邮政完全定制和开发的，它能以最低功耗运行并具有最佳天线性能。从设计的角度来看，这些设备已针对最高用户接受度进行了优化，同时保持低成本。
虽然订购笔为消费者和企业优化了邮政服务，但该产品具有巨大的潜力，可以远远超出这个特定的邮政用例。现在，中小型企业也正在评估它，使用该技术有效地订购任何种类的物品，如比萨饼或办公用品。进而，这又可以增强企业的供应链，使生产设施内的订购和补货流程自动化。
虽然最初的产品是在2018年推出的，但订购笔迄今为止已经经历了几次迭代。最新版本包括显著降低成本，将电子元器件完全集成到新封装中；优化固件，以便延长电池寿命；以及改进天线，从而增加范围。
事实证明，订购笔不仅方便了消费者，而且对农村地区的人们的生计至关重要。如果在上午7:30之前下订单，客户可以在同一天获得他们所要求的服务。如果在早上晚些时候下订单，他们会在下一个工作日收到服务。
迄今为止，瑞士已有超过100,000人收到了订购笔并可以在家中订购邮政服务——根据瑞士邮政关于在附近没有邮局的地区为消费者提供服务的规定，瑞士共有约400,000户家庭将有权获得订购笔。
（原文刊登于EDN姊妹网站EEWeb，参考链接：IoT Technology: The Path Forward for the Swiss Post，由Franklin Zhao编译。）
本文为《电子技术设计》2022年6月刊杂志文章，版权所有，禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里。
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