降低無線連接、共存的復(fù)雜性

對(duì)于支持無線連接的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)人員來說，有很多不同的技術(shù)，有時(shí)看起來像是一個(gè)復(fù)雜的迷宮。但是，滿足需求的技術(shù)從來不止一種，因?yàn)樵S多產(chǎn)品必須解決多種連接技術(shù)的共存問題，才能在給定的環(huán)境中有效地工作。

討論降低無線連接復(fù)雜性的小組成員。

“降低無線連接的復(fù)雜性”是最近 NXP Connects 會(huì)議上的一個(gè)小組討論的主題，我們主持了 Google、HID Global、三星和 NXP 之間的小組討論。從藍(lán)牙到 Wi-Fi 6 和 5G，以及超寬帶 (UWB) 技術(shù)的出現(xiàn)，我們向?qū)＜医M提問“您如何確定要使用哪些技術(shù)？您如何開發(fā)充分利用多種協(xié)議并確保共存的無線產(chǎn)品和解決方案？”

這是一個(gè)大問題，尤其是當(dāng)您有許多技術(shù)要應(yīng)對(duì)時(shí)，例如 Wi-Fi、藍(lán)牙、NFC、ZigBee、GNSS、LTE CAT-M1、NB-IoT、LoRa、SigFox。根據(jù)ResearchandMarkets 最近的一份報(bào)告，涵蓋這些技術(shù)的全球無線連接市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從 2020 年的 690 億美元增長(zhǎng)到 2025 年的 1411 億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率為 15.4%。

推動(dòng)這一行業(yè)增長(zhǎng)的主要因素是智能基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展中對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的需求增加、互聯(lián)網(wǎng)滲透率顯著提高、物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 采用的增長(zhǎng)、在家工作和虛擬辦公等趨勢(shì)的增加與 Covid-19 大流行相關(guān)的學(xué)習(xí)，以及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中對(duì)低功耗廣域 (LPWA) 網(wǎng)絡(luò)的需求增加。無線傳感器、終端和連接設(shè)備的高功耗以及缺乏統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)成為無線連接市場(chǎng)的制約因素。

根據(jù)該報(bào)告，由于對(duì)節(jié)能解決方案的需求不斷增加、安全性增強(qiáng)以及對(duì)提高生活水平的持續(xù)需求，樓宇自動(dòng)化最終用途在 2020 年的無線連接市場(chǎng)中占有第二大份額。以有線技術(shù)起步的樓宇自動(dòng)化，如今隨著 ZigBee、Z-wave、EnOcean、Wi-Fi、Bluetooth Smart 等技術(shù)進(jìn)入無線技術(shù)時(shí)代。節(jié)能意識(shí)的增強(qiáng)、嚴(yán)格的立法和建筑指令、眾多智能電網(wǎng)技術(shù)的推廣以及許多開放協(xié)議的可用性正在進(jìn)一步推動(dòng)該領(lǐng)域的增長(zhǎng)。

支持 LPWAN 的芯片組預(yù)計(jì)將成為增長(zhǎng)最快的
低功耗廣域網(wǎng)使用許可和非許可頻譜。SigFox 和 LoRa 是未授權(quán)頻譜中使用最廣泛的 LPWAN 技術(shù)，而 NB-IoT 和 LTE Cat-M1 是授權(quán)頻譜中使用最廣泛的兩種技術(shù)。極低的功耗和非視距通信能力使 LPWAN 技術(shù)成為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的理想選擇。

LoRa 技術(shù)由 LoRa 聯(lián)盟開發(fā)和推廣。該聯(lián)盟是一個(gè)開放的非營(yíng)利性協(xié)會(huì)，由多家公司發(fā)起，旨在標(biāo)準(zhǔn)化 LPWAN 技術(shù)。LoRa聯(lián)盟的創(chuàng)始成員包括Actility（法國(guó)）、Cisco（美國(guó)）、IBM（美國(guó)）、Semtech（美國(guó)）等領(lǐng)先的電信運(yùn)營(yíng)商。LoRa 是一種基于啁啾的擴(kuò)頻技術(shù)，與 SigFox 相比，它使用更寬的帶寬并占用更廣的頻譜。因此，它更適合需要更高帶寬的應(yīng)用。

支持 Wi-Fi 的芯片組在 2020 年引領(lǐng)市場(chǎng)銷量
Wi-Fi 仍然是消費(fèi)電子和企業(yè)應(yīng)用中最主要的無線連接技術(shù)之一。對(duì)視頻門鈴、恒溫器、照明解決方案、智能電視、冰箱、洗衣機(jī)和音樂系統(tǒng)等支持 Wi-Fi 的聯(lián)網(wǎng)家庭設(shè)備的需求正在增加。消費(fèi)者不斷變化的生活方式（互聯(lián)生活）正在增加隨時(shí)隨地保持聯(lián)系的需求。Wi-Fi 在消費(fèi)電子產(chǎn)品中的使用使用戶能夠控制設(shè)備。Wi-Fi 徹底改變了用戶與這些設(shè)備交互的方式。所有這些因素都在支持基于 Wi-Fi 技術(shù)的芯片組市場(chǎng)的增長(zhǎng)。

印度、印度尼西亞和其他東南亞國(guó)家等新興經(jīng)濟(jì)體中產(chǎn)階級(jí)人口中智能手機(jī)使用率的增加，正在推動(dòng)基于 Wi-Fi 技術(shù)的連接設(shè)備市場(chǎng)的增長(zhǎng)。

如何降低無線連接的復(fù)雜性

如本文前面所述，這是向 NXP Connects 小組提出的問題。小組成員是：

Boon Loong Ng，三星研究美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和移動(dòng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的研究主任

Sanjay Noronha，Google Nest Wi-Fi 團(tuán)隊(duì)的無線和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品負(fù)責(zé)人

HID Global 高級(jí)副總裁兼首席技術(shù)官 Ramesh Songukrishnasamy

恩智浦執(zhí)行副總裁兼安全與連接總經(jīng)理 Rafael Sotomayor

在座談會(huì)上，我們?cè)儐柫怂麄儗?duì)一些所需的決策、用例和趨勢(shì)的見解，或者他們認(rèn)為現(xiàn)在真正熱門的東西。

Boon Loong Ng評(píng)論說：“我們相信 UWB 具有巨大的潛力，因?yàn)樗軌驗(yàn)橹悄茉O(shè)備提供空間感知和方向感測(cè)功能。當(dāng)然，手機(jī)上有相當(dāng)多的無線連接技術(shù)，因?yàn)樗鼈兏鶕?jù)應(yīng)用程序和用例相互補(bǔ)充?！?/p>

“一項(xiàng)技術(shù)可能特別適合某種功能。但是現(xiàn)在很常見的是多種技術(shù)協(xié)同工作以帶來最佳的用戶體驗(yàn)。例如，藍(lán)牙因其低功耗而適用于支持永遠(yuǎn)在線的設(shè)備發(fā)現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)之后，UWB 的空間感測(cè)和更精確的范圍和方向發(fā)現(xiàn)可以發(fā)揮作用。Wi-Fi 和 5G 將繼續(xù)發(fā)揮實(shí)現(xiàn)高吞吐量應(yīng)用的作用?！?/p>

“就我們的長(zhǎng)期愿景而言，為設(shè)備到設(shè)備應(yīng)用啟用 UWB，例如我們?yōu)?Nearby Share 和 SmartThings Find 引入的應(yīng)用，這只是一個(gè)開始。我們希望看到越來越多過去只能想象的用例和應(yīng)用通過 UWB 變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)?！?/p>

Ramesh Songukrishnasamy說：“HID 擁有廣泛的產(chǎn)品和解決方案組合，我們通過這些產(chǎn)品和解決方案為世界上的人、地方和事物提供可信的身份，我們對(duì)許多新技術(shù)感到非常興奮。如果我必須選擇與這個(gè)論壇更相關(guān)的一個(gè)，我會(huì)選擇超寬帶，UWB。與其他 RF 技術(shù)相比，UWB 可實(shí)現(xiàn)更高水平的定位精度以及更高的數(shù)據(jù)安全性。UWB 也不受射頻干擾，因此它可以在高流量環(huán)境中運(yùn)行。這些功能將在各種用例中實(shí)現(xiàn)無縫的用戶體驗(yàn)，例如在您的工作場(chǎng)所、醫(yī)院、酒店和家庭中進(jìn)行免提訪問控制。”

由于其精細(xì)的測(cè)距能力，我們相信它將在消費(fèi)產(chǎn)品和工業(yè)設(shè)置中啟用許多新的基于位置的服務(wù)和設(shè)備到設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。由于 ASSA ABLOY 和 HID Global 是安全訪問和身份解決方案的全球領(lǐng)導(dǎo)者，我們對(duì) UWB 技術(shù)在管理對(duì)物理和數(shù)字場(chǎng)所、事物和身份的訪問方面的潛力感到非常興奮。”

Sanjay Noronha提出了不同的觀點(diǎn)，尤其是在智能家居的背景下。他說：“人們談?wù)摗悄芗揖印苡腥?。我們更愿意將我們的使命視為我們?nèi)绾螏椭脩簦约凹彝ト绾螏椭麄?。我們正在努力提供?qiáng)大的設(shè)備和服務(wù)組合，以實(shí)現(xiàn)這些創(chuàng)建有用之家的目標(biāo)。為此，我們希望讓技術(shù)更好地協(xié)同工作。”

“當(dāng)然，我們必須解決基本問題。您必須從整個(gè)家庭強(qiáng)大的 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)開始。如今，這可以通過一個(gè)非常簡(jiǎn)單的網(wǎng)格系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。然后你必須看看像 15.4、BLE 這樣的低功耗技術(shù)，因?yàn)檫@種意識(shí)來自傳感器和其他電池供電的設(shè)備，這些設(shè)備的功耗至關(guān)重要，而我們知道我們無法通過 Wi-Fi 實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)?！?/p>

“一旦我們將所有這些東西聯(lián)系在一起，體驗(yàn)就會(huì)由將所有這些技術(shù)聯(lián)系在一起的軟件提供。我們的觀點(diǎn)是，如果我們把工作做好，用戶甚至不必考慮技術(shù)是什么。他們應(yīng)該對(duì)設(shè)置的簡(jiǎn)單性、與家庭互動(dòng)和獲取所需信息的便利性感到高興。這些信息應(yīng)該在需要的時(shí)間和需要的地方準(zhǔn)確地傳遞。”

“在谷歌，我們從用戶旅程開始：用戶想要做什么，他們想要了解他們的家是什么，以及他們的家能為他們做什么。然后我們開發(fā)架構(gòu)、層和技術(shù)，我們與 NXP 等合作伙伴合作，將這些東西整合在一起。當(dāng)我們看到我們的技術(shù)還不存在時(shí)，我們就會(huì)嘗試發(fā)明或采用它。我們可以通過我們的合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)看到這方面的證據(jù)。”

與此同時(shí)，Rafael Sotomayor表示：“在今天的家庭中，看到 20 臺(tái)或更多聯(lián)網(wǎng)設(shè)備并不奇怪，我們知道這個(gè)數(shù)字將在未來幾年呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。我說的是門鎖，燈，廚房用具之類的東西。如果你進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域，這個(gè)清單會(huì)更長(zhǎng)。它們中的每一個(gè)都有不同的要求、成本點(diǎn)、外形尺寸等。就技術(shù)而言，不一定有萬能的。而且不太可能出現(xiàn)贏家通吃的情況。這是一個(gè)分散的市場(chǎng)，很可能會(huì)保持分散。”

“為了迎接挑戰(zhàn)，像我們這樣的技術(shù)供應(yīng)商必須提供全面的連接技術(shù)選項(xiàng)組合。我們必須簡(jiǎn)化軟件——軟件是關(guān)鍵。這些是開放的生態(tài)系統(tǒng)，公司的產(chǎn)品必須相互交互。因此，通過良好的 SDK、參考應(yīng)用程序和預(yù)集成來最大程度地減少軟件負(fù)擔(dān)至關(guān)重要?！?/p>

“簡(jiǎn)化硬件復(fù)雜性也是如此。為了支持多種技術(shù)、多種天線、不同的功率配置、不同的 PCB 尺寸要求，我們必須提供共存技術(shù)，使各種技術(shù)能夠無縫、可靠、可預(yù)測(cè)地運(yùn)行。然后我們必須記住，其中一些公司并不大，這些公司致力于物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)，因此我們必須提供支持靈活性，我們必須提供技術(shù)可訪問性。因此，能夠依賴像恩智浦這樣能夠通過端到端解決方案應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的技術(shù)供應(yīng)商將大有幫助。”

審核編輯 黃昊宇