在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡邊緣實現(xiàn)無線、免電池的應用

隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的快速發(fā)展，聯(lián)接的IoT設備數(shù)、傳感器數(shù)和執(zhí)行器數(shù)將不斷增長。在IoT網(wǎng)絡邊緣，有大量的終端節(jié)點，雖然這些單個節(jié)點可能都僅需極低的功率需求，且無需持續(xù)運行（僅在需要時才啟動），但激增的節(jié)點數(shù)會產(chǎn)生極高的總功耗。因此，全球面臨減少能源消耗的挑戰(zhàn)，需要尋求替代能源以實現(xiàn)免電池的新方案為這些邊緣節(jié)點供電和提升能效。同時，市場需要一系列的無線協(xié)議以實現(xiàn)無線互聯(lián)，從而靈活部署、方便維護和降低成本。

致力于推動高能效創(chuàng)新的安森美半導體結(jié)合能量采集和低功耗無線互聯(lián)技術，提供全面的超低功耗無線方案，包括創(chuàng)新的采集能量自供電方案、智能無源無線傳感器、聯(lián)接節(jié)點到云的超低功耗嵌入式硬件平臺等，解決IoT應用的能源和線束挑戰(zhàn)，同時降低設計和維護成本，并符合可持續(xù)發(fā)展理念，使世界更環(huán)保。

低功耗技術是確保實施能量采集以實現(xiàn)免電池的關鍵

能量采集技術是指通過把如熱電、振動、運動、太陽能等產(chǎn)生的但尚未利用的能量回收并轉(zhuǎn)化為電能，代替電池為應用供電，在IoT的部署中將越來越重要。而通過能量采集實現(xiàn)免電池供電的關鍵是支持超低功耗無線協(xié)議的低功耗技術，如藍牙低功耗（BLE）， Zigbee、Sigfox、Mesh、近場通信（NFC）等標準，這些協(xié)議各有優(yōu)勢，滿足不同的應用需求。結(jié)合能量采集和低功耗技術可省去電源、電池成本和更換成本，并具有環(huán)保意義。

藍牙低功耗開關參考設計

藍牙低功耗具備優(yōu)化的能效，且易于聯(lián)接到智能手機，是可穿戴、醫(yī)療設備、資產(chǎn)跟蹤等各種智能設備進行短距離通信的首選協(xié)議。

安森美半導體創(chuàng)新的藍牙低功耗開關參考設計，基于行業(yè)最低功耗的藍牙5無線電，并結(jié)合采埃孚股份公司（ZF Friedrichshafen AG）的能量采集技術，獲取用戶按下按鈕時傳輸?shù)哪芰?，將此動能轉(zhuǎn)換為電磁能并最終轉(zhuǎn)化為電能，儲存起來供RSL10 SIP使用。

RSL10是藍牙5認證的無線電系統(tǒng)單芯片（SoC），具有全集成的天線和所有無源器件，領先于嵌入式微處理器測試基準協(xié)會（EEMBC） ULPMark能效評測，取得該評測史首次超過1，000分的成績，其系統(tǒng)級封裝（SIP）模塊RSL10 SIP簡化系統(tǒng)設計并最小化物料單。

每次按下按鈕，能量采集方案產(chǎn)生300 μJ能量，這足以滿足RSL10 SIP的極低功耗要求：深度睡眠功耗僅62.5 nW，接收功耗低至7 mW。

該藍牙低功耗開關參考設計完全以采集的能量工作，實現(xiàn)真正自供電的IoT應用，為IoT定義新的超低功耗水平，應用示例包括墻面和照明控制、樓宇自動化和資產(chǎn)跟蹤。

支持低功耗無線應用的快速原型平臺B-IDK

安森美半導體的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)套件（IDK） 曾獲雜志《IoT Evolution》和網(wǎng)站IoT Evolution World選為2017物聯(lián)網(wǎng)演進年度產(chǎn)品獎、獲《ECN》選為快速原型制作影響力獎，是可配置的、聯(lián)接節(jié)點到云的快速原型平臺，涵蓋所有不同類型的能力，包括通過嵌入式軟件和固件的超低功耗互聯(lián)、傳感、驅(qū)動、電源管理，乃至基于云的管理和分析，簡化和加速設計。

B-IDK則是基于RSL10藍牙5并結(jié)合IDK能力的低功耗快速原型平臺，提供行業(yè)最低功耗，現(xiàn)成的示例代碼，支持AWS、Azure、Bluemix或定制的云服務以實現(xiàn)可配置的云互聯(lián)，還易于連接到其它IDK子板以擴展傳感和控制功能。

上述的能量采集藍牙低功耗開關與IDK和B-IDK都兼容。

RSL10系列支持藍牙Mesh網(wǎng)絡

傳統(tǒng)的藍牙互聯(lián)使兩個距離較近的設備/節(jié)點之間能點對點通信。自藍牙技術聯(lián)盟（SIG）發(fā)布藍牙Mesh，藍牙技術開始全面支持Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)絡，提供多對多設備通信，支持達32，000臺網(wǎng)絡設備和強制的網(wǎng)絡安全，使設備制造商可以部署大規(guī)模、低功耗的藍牙Mesh網(wǎng)絡，實現(xiàn)用于智能家居、樓宇自動化和資產(chǎn)跟蹤等廣泛應用的遠距離互聯(lián)。

安森美半導體擴展了RSL10系列至支持藍牙Mesh標準，提供更多功能及行業(yè)最低功耗，通過RSL10 USB適配器更好地使IoT邊緣節(jié)點應用可受益于無處不在的、易用的藍牙低功耗。

NCS36510 支持ZigBee 3.0

ZigBee基于IEEE802.15.4標準，工作頻率為 2.4 GHz（全球通用頻率），支持短距離、低功耗的無線通信，如今已發(fā)展到ZigBee 3.0，使用 ZigBee ProR21網(wǎng)絡，支持為最小、功耗最低的設備提供可靠的通信，還包括支持能量采集的Green Power。

如安森美半導體的NCS36510全集成、超低功耗SoC 射頻收發(fā)器，接收功耗和發(fā)送功耗分別低至6.7 mW和6.0 mW，能通過采集的能量運行，提供1.0至3.6 V寬輸入電源電壓，集成ARM?Cortex?-M3內(nèi)核和640 kB閃存，并采用AES256/128、真隨機數(shù)發(fā)生器（TRNG）進行安全加密，典型應用如家庭與住宅自動化、樓宇及工業(yè)自動化、智能電網(wǎng)。

即用的RF系統(tǒng)級封裝方案Sigfox SiP

Sigfox是一種超窄帶技術，工作在200kHz帶寬，使用免授權(quán)頻譜，能實現(xiàn)最簡單和最低成本的互聯(lián)，支持遠程通信。

安森美半導體經(jīng)Sigfox認證的方案支持全球所有Sigfox區(qū)域（RCZ1-RCZ 4，RCZ 7），并符合嚴格的地方RF法規(guī)。如系統(tǒng)級封裝方案AX-SIP-SFEU，超低功耗設計，待機電流、睡眠電流和深度睡眠模式電流分別僅為0.55 mA、1.2 μA和180 nA，把Sigfox無線電、分立的射頻（RF）匹配、所需的所有無源器件和固件集成在單個微型方案中，提供現(xiàn)成的Sigfox互聯(lián)（上行和下行鏈路），用于樓宇和家庭自動化以及傳感器和資產(chǎn)跟蹤，具有AT和應用編程接口（API）版本，支持RCZ1區(qū)域網(wǎng)絡，獲CE認證，無需額外器件和認證。

Sub GHz專有RF產(chǎn)品

Sub GHz支持遠距離、超低功耗通信。安森美半導體專有的Sub GHz RF產(chǎn)品包括獨立的RF核，如窄帶版本AX5043/AX5243、寬帶版本AX5051/AX5031等，和SoC（結(jié)合獨立的RF收發(fā)器核與一個MCU核）如AX8052F1xx、AXM0F243，并配備軟件開發(fā)工具支援設計。

采用這些專有的RF產(chǎn)品可實現(xiàn)適用于應用的最低功耗方案，由于不遵循標準的網(wǎng)絡協(xié)議，所以省去昂貴的認證費，無強制更新。

智能無源無線傳感器：免電池、免維護

安森美半導體的智能無源無線傳感器（SPS）是一款屢次獲得IoT領域創(chuàng)新獎的產(chǎn)品，它基于RFID標準協(xié)議，因而無需線纜；從接收的電磁場信號中采集能量，所以無需電池，能在難以布線或更換電池的網(wǎng)絡邊緣采集、測量并分析各種參數(shù)，如溫度、濕度、距離等。SPS突破了傳統(tǒng)的傳感器技術，具有設計低功耗IoT平臺的顯著優(yōu)勢，也克服了NFC技術中通信距離短的限制。該方案的其它優(yōu)勢包括：超薄、擴展成本低，從而解決空間受限的挑戰(zhàn)，并且配以開發(fā)套件成為一個完整的一站式解決方案，可實現(xiàn)多傳感器IoT應用的快速配置和修改，性價比極高，加速設計。SPS適合各種需要數(shù)據(jù)監(jiān)測的場合，尤其是預測性維護、工廠自動化和數(shù)據(jù)中心等應用。

總結(jié)

IoT應用規(guī)模在不斷擴大，涉及大量的能源消耗，電池供電的設備還牽涉電池使用壽命和維護的問題。能量采集技術日益重要，低功耗無線技術是實現(xiàn)其意義的關鍵，這兩大技術的結(jié)合將有助于實現(xiàn)免電池、免維護的無線互聯(lián)應用，符合世界高能效和環(huán)保倡議。安森美半導體憑借領先的、全面的超低功耗無線技術，及豐富的技術應用知識和經(jīng)驗，持續(xù)開發(fā)一系列完整的低功耗無線互聯(lián)方案，幫助在IoT網(wǎng)絡邊緣實現(xiàn)免電池/低功耗的無線IoT應用，解決能源挑戰(zhàn)，并降低成本和加快設計。