藍(lán)牙和Wi-Fi在工業(yè)應(yīng)用中潛力巨大

　　魯 冰 （《電子產(chǎn)品世界》，北京 100036）

　　摘?要：藍(lán)牙和Wi-Fi是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)中重要的連接方式。安森美半導(dǎo)體、Dialog、Imagination公司介紹了最新技術(shù)動向與產(chǎn)品。

　　關(guān)鍵詞：工業(yè)；無線；藍(lán)牙；Wi-Fi

　　1 看好高性能Wi-Fi等多種連接方案

　　1.1 IIoT對無線連接的挑戰(zhàn)

　　用于工業(yè)控制的機器對機器（M2M）預(yù)期將大大擴展工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）市場。 在選擇合適的無線連接方案時，必須考慮數(shù)據(jù)速率、范圍、吞吐量、支持的拓?fù)?、安全性和能效等屬性?/p>

　　高性能Wi-Fi肯定是安森美半導(dǎo)體的重點連接方案之一。安森美半導(dǎo)體自2019年收購了QuantennaCommunications后，已成為高性能Wi-Fi方案的全球領(lǐng)袖之一和創(chuàng)新者。無線互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)供應(yīng)商（ISP）是使用戶外千兆無線網(wǎng)絡(luò)的高速互聯(lián)網(wǎng)連接的新興供應(yīng)商。無論是向農(nóng)村社區(qū)提供寬帶服務(wù)、視頻監(jiān)控還是智能城市/M2M連接應(yīng)用，無線ISP都試圖利用戶外Wi-Fi平臺來提供這些服務(wù)。其中的困難或挑戰(zhàn)是監(jiān)測這些無線網(wǎng)絡(luò)中所有Wi-Fi是否正常運行。

　　幾乎每個IIoT應(yīng)用都需要多種類型的端到端連接。因此，安森美半導(dǎo)體的方案涵蓋了其他無線技術(shù)，如藍(lán)牙、Zigbee和Thread，以及更遠(yuǎn)距離的技術(shù)，包括Sigfox、低功耗廣域（LPWA）和專有無線電。IIoT市場正高速發(fā)展，IIoT工程師可能會發(fā)現(xiàn)很難部署穩(wěn)定、高效的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）產(chǎn)品/生態(tài)系統(tǒng)，它們需要多種類型的端到端連接。

　　1.2 安森美的創(chuàng)新性方案

　　安森美半導(dǎo)體的高性能Wi-Fi技術(shù)為無線ISP網(wǎng)絡(luò)提供獨特的價值。 這包括結(jié)合使用多輸入多輸出（MIMO）和數(shù)字波束形成的強固鏈路連接、使用多串流傳輸?shù)那д淄掏铝啃阅芤约爸С执笮涂蛻舳巳萘康目蓴U展性。 此外，安森美半導(dǎo)體是唯一提供基于云的基礎(chǔ)設(shè)施的Wi-Fi方案供應(yīng)商，以監(jiān)控所有Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)運行正常并確保其始終保持連接狀態(tài)。

　　此外，為減少部署IIoT方案的上市時間，安森美半導(dǎo)體針對廣泛的超低功耗、強固、同類最佳靈敏度的Rx收發(fā)器、系統(tǒng)單芯片（SoC）和系統(tǒng)級封裝（SIP）方案提供全認(rèn)證的堆棧（ETSI、FCC等）和開發(fā)工具，以用于各種IIoT應(yīng)用。安森美半導(dǎo)體的所有IIoT方案都支持云。例如，在2019年第12屆國際物聯(lián)網(wǎng)博覽會（IOTE）中，安森美進行了M2M Ali IoT云演示。

　　2 藍(lán)牙和Wi-Fi用于工業(yè)無線的優(yōu)勢

　　2.1 IIoT對無線連接的要求

　　IIoT對無線連接有一系列要求，目前尚無一項技術(shù)可以滿足所有這些要求。不同的工業(yè)應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)不同，因而需要不同的解決方案和技術(shù)。因此，IIoT行業(yè)將繼續(xù)有幾種無線技術(shù)共存，包括短距離無線技術(shù)（如藍(lán)牙低功耗）和中短距離無線技術(shù)（如低功耗Wi-Fi），來實現(xiàn)低功耗、高數(shù)據(jù)速率的連接；針對較長距離的應(yīng)用，則有5G、NB-IoT、LoRa或Sigfox等無線技術(shù)來將數(shù)據(jù)傳輸至后端 ^[1] 。

　　Dialog半導(dǎo)體公司專注于藍(lán)牙低功耗和低功耗Wi-Fi技術(shù)，這兩項技術(shù)可用于連接終端節(jié)點并將其數(shù)據(jù)高效安全地傳輸至網(wǎng)關(guān)。而針對后端連接，將由其他的技術(shù)來執(zhí)行。

　　2.2 看好藍(lán)牙低功耗和Wi-Fi

　　無線通信標(biāo)準(zhǔn)種類繁多，它們都有其應(yīng)用空間和用途。在Dialog半導(dǎo)體公司，我們相信藍(lán)牙低功耗和低功耗Wi-Fi這兩種已廣泛使用的成熟技術(shù)仍然有很大的發(fā)展空間，未來發(fā)展也很看好。

　　以藍(lán)牙低功耗技術(shù)為例，該標(biāo)準(zhǔn)的最新版本引入了一項全新的功能：尋向定位，旨在使用該標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)更好的設(shè)備定位。此功能在商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域中有諸多應(yīng)用的可能性。例如消費者可以用手機在樓宇內(nèi)進行準(zhǔn)確定位和尋向，也可以用作博物館的導(dǎo)覽功能。這項技術(shù)還可以幫助醫(yī)院或超市的管理人員確保在任何時候都能準(zhǔn)確知道其標(biāo)記的物品在哪里，無論是病床還是購物車。

　　這項功能在不同應(yīng)用中的部署確實存在挑戰(zhàn)。在產(chǎn)品方面，該技術(shù)通常要求設(shè)計人員對無線電設(shè)計和尋向算法有深入的了解，以確保產(chǎn)品最佳的準(zhǔn)確性和流暢的用戶體驗。而產(chǎn)品在現(xiàn)場的使用通常還與基礎(chǔ)設(shè)施有關(guān)，這意味著仔細(xì)的部署設(shè)計對于確保該功能的使用有良好的空間覆蓋非常重要。

　　2.3 Dialog的創(chuàng)新方案

　　Dialog比較看重尋向定位功能的開發(fā)，也是最早提供解決方案demo（演示）的公司之一。Dialog已經(jīng)開發(fā)了非常強大的無線微控制器平臺SmartBondDA1469x產(chǎn)品系列，該平臺具有特定的無線電功能以支持尋向定位，同時提供充足的處理能力，使Dialog客戶可以部署自己的算法和應(yīng)用程序來優(yōu)化用戶體驗。

　　Dialog已經(jīng)展示了通過到達(dá)角度進行尋向定位的首個概念驗證方案。Dialog硬件和軟件組合為客戶提供了很好的途徑，幫助其充分利用此項新功能，并為他們的應(yīng)用帶來新的可能性。

　　3 藍(lán)牙和Wi-Fi的IP趨勢

　　3.1 IIoT對無線連接的要求

　　在連接諸如人、機器和設(shè)備等所有未連網(wǎng)的世間萬物這一需求的驅(qū)動下，世界正在變得越來越數(shù)字化。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）通過在工業(yè)環(huán)境中使用因特網(wǎng)、傳感器和有線網(wǎng)絡(luò)，推動了這一進程。

　　無線技術(shù)在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中扮演著至關(guān)重要的角色。例如，這要求在惡劣的射頻（RF）環(huán)境中提供最高等級的魯棒性和可靠性；它在其生態(tài)系統(tǒng)中提供了無線設(shè)備間的互操作性。標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動的技術(shù)很可能會超越專有技術(shù)，因為它不僅提供了互操作性，而且還有可滿足低功耗設(shè)備運行所需的長續(xù)航時間。對于電池供電的設(shè)備尤其重要，并憑借以下功能可提供先進的安全防護能力以防止受到攻擊：①高吞吐量以處理大量數(shù)據(jù)；②網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)功能以增加覆蓋范圍；③與其他無線設(shè)備可共存。

　　但是，不同的領(lǐng)域?qū)o線技術(shù)有著不同的要求。危險的采礦和建筑環(huán)境的需求將與那些高速制造環(huán)境或大型電池供電的物流和醫(yī)療領(lǐng)域的需求各不同。 因此，沒有任何一種無線標(biāo)準(zhǔn)將能滿足來自工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的所有這些不同要求。像Wi-Fi和藍(lán)牙的組合設(shè)備很可能會成為贏家，因為它們滿足了大多數(shù)的要求并知曉如何共存。

　　3.2 Imagination的IP解決方案

　　在提供完整的藍(lán)牙和IEEE 802.11 IP解決方案方面，Imagination非常全面，覆蓋了從射頻到基帶再到軟件協(xié)議棧的各個方面，而且他們都經(jīng)過了全面的測試，以提供可靠的性能并符合法規(guī)要求。

　　從傳統(tǒng)的有線工業(yè)流程過渡到無線帶來了安全隱患。Imagination的藍(lán)牙和Wi-Fi IP實現(xiàn)了先進的設(shè)計技術(shù)和安全功能，以防范攻擊并幫助創(chuàng)建從傳感器到云的安全無線鏈路。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 王瑩,毛爍.IoT無線連接的技術(shù)方案與未來趨勢.電子產(chǎn)品世界,2018(11):10.

　　本文來源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第11期第17頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。