藍牙和Wi-Fi在工業(yè)應用中潛力巨大

　　魯 冰 （《電子產品世界》，北京 100036）

　　摘?要：藍牙和Wi-Fi是工業(yè)物聯(lián)網(IIoT)中重要的連接方式。安森美半導體、Dialog、Imagination公司介紹了最新技術動向與產品。

　　關鍵詞：工業(yè)；無線；藍牙；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）預期將大大擴展工業(yè)物聯(lián)網（IIoT）市場。 在選擇合適的無線連接方案時，必須考慮數據速率、范圍、吞吐量、支持的拓撲、安全性和能效等屬性。

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

　　幾乎每個IIoT應用都需要多種類型的端到端連接。因此，安森美半導體的方案涵蓋了其他無線技術，如藍牙、Zigbee和Thread，以及更遠距離的技術，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)現很難部署穩(wěn)定、高效的物聯(lián)網（IoT）產品/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

　　安森美半導體的高性能Wi-Fi技術為無線ISP網絡提供獨特的價值。 這包括結合使用多輸入多輸出（MIMO）和數字波束形成的強固鏈路連接、使用多串流傳輸的千兆吞吐量性能以及支持大型客戶端容量的可擴展性。 此外，安森美半導體是唯一提供基于云的基礎設施的Wi-Fi方案供應商，以監(jiān)控所有Wi-Fi網絡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）方案提供全認證的堆棧（ETSI、FCC等）和開發(fā)工具，以用于各種IIoT應用。安森美半導體的所有IIoT方案都支持云。例如，在2019年第12屆國際物聯(lián)網博覽會（IOTE）中，安森美進行了M2M Ali IoT云演示。

　　2 藍牙和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，目前尚無一項技術可以滿足所有這些要求。不同的工業(yè)應用面臨的挑戰(zhàn)不同，因而需要不同的解決方案和技術。因此，IIoT行業(yè)將繼續(xù)有幾種無線技術共存，包括短距離無線技術（如藍牙低功耗）和中短距離無線技術（如低功耗Wi-Fi），來實現低功耗、高數據速率的連接；針對較長距離的應用，則有5G、NB-IoT、LoRa或Sigfox等無線技術來將數據傳輸至后端 ^[1] 。

　　Dialog半導體公司專注于藍牙低功耗和低功耗Wi-Fi技術，這兩項技術可用于連接終端節(jié)點并將其數據高效安全地傳輸至網關。而針對后端連接，將由其他的技術來執(zhí)行。

　　2.2 看好藍牙低功耗和Wi-Fi

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

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

　　這項功能在不同應用中的部署確實存在挑戰(zhàn)。在產品方面，該技術通常要求設計人員對無線電設計和尋向算法有深入的了解，以確保產品最佳的準確性和流暢的用戶體驗。而產品在現場的使用通常還與基礎設施有關，這意味著仔細的部署設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已經開發(fā)了非常強大的無線微控制器平臺SmartBondDA1469x產品系列，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用程序來優(yōu)化用戶體驗。

　　Dialog已經展示了通過到達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，并為他們的應用帶來新的可能性。

　　3 藍牙和Wi-Fi的IP趨勢

　　3.1 IIoT對無線連接的要求

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

　　無線技術在工業(yè)物聯(lián)網中扮演著至關重要的角色。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)中提供了無線設備間的互操作性。標準驅動的技術很可能會超越專有技術，因為它不僅提供了互操作性，而且還有可滿足低功耗設備運行所需的長續(xù)航時間。對于電池供電的設備尤其重要，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據；②網狀網絡功能以增加覆蓋范圍；③與其他無線設備可共存。

　　但是，不同的領域對無線技術有著不同的要求。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)療領域的需求各不同。 因此，沒有任何一種無線標準將能滿足來自工業(yè)物聯(lián)網的所有這些不同要求。像Wi-Fi和藍牙的組合設備很可能會成為贏家，因為它們滿足了大多數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的藍牙和Wi-Fi IP實現了先進的設計技術和安全功能，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

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

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