智能可穿戴市场迎来新技术!低功耗Wi-Fi标准专为物联网打造

智能可穿戴市场迎来新技术!低功耗Wi-Fi标准专为物联网打造,第1张

在互联网时代,Wi-Fi如同我们生活中的氧气一般无处不在。它是当今使用最广泛的无线网络传输协议,承载了全球一半以上的流量。Wi-Fi是一个包罗万象的术语,用于描述不断发展的80211协议家族。


而Wi-Fi联盟是推动Wi-Fi发展的组织,他们通过数字命名法简化了Wi-Fi名称,例如Wi-Fi 6对应80211ax、Wi-Fi 5则是80211ac、Wi-Fi 4为80211n。



5G的到来,开启了万物互联的时代,像自动驾驶、智慧城市、远程医疗、智能可穿戴等,都是物联网的应用场景。 为了能够更好地满足这类市场的需求,Wi-Fi联盟推出了覆盖距离更广、功耗更低的Wi-Fi HaLow认证方案。


Wi-Fi HaLow是基于IEEE 80211ah技术的认证标准,同时也是针对IoT市场量身打造的低功耗Wi-Fi技术。



众所周知,适用于物联网的低功耗传输标准,还包括ZigBee、Z-Wave、蓝牙以及Thread。ZigBee和Z-Wave的缺点在于频宽较低,并且两者在设定时的d性较弱。以ZigBee为例,它无法进行跳频,在网络布建时容易受到干扰。因此,ZigBee不太适合射频环境不稳定的物联网或M2M应用(基于特定行业的终端)。 而Wi-Fi HaLow单个节点最多连接设备超过8000个,同时还具备一定的抗干扰能力和墙壁穿透性。


至于蓝牙,它的缺点在于通讯距离,一般不会超过10米。 而Wi-Fi HaLow的最大传输距离达到了1000米。




作为远距离无线传输技术的一种,Wi-Fi HaLow低功耗、长距离的特性,除了适用于工业物联网、无人机、安防监控等领域外,还可以用于智能可穿戴设备。


目前,主流的智能可穿戴设备大致可分为三大类:TWS、智能手表和智能眼镜。 首先是TWS, 消费者在选购TWS耳机前,通常会比较在意耳机的音质、降噪以及续航能力。


为了更好的便携性,TWS耳机的体积基本上做得都比较小,大概只有一根大拇指那么大。在有限的体积下,TWS耳机内部需要塞入很多元器件,包括音频单元、降噪芯片、电池等。



现在,市面上绝大多数TWS耳机,单次使用时间基本都能达到5~8个小时。想要进一步提升TWS耳机的续航能力,厂商的做法有两种:一种是增大电池容量;另一种则是引入快充技术。


虽然增大电池容量并不难,但是这种简单粗暴的方法存在很多问题,比如随着电池容量的增加,电池的体积也会增大,这样一来,耳机腔体部分也会变大、变重,不仅牺牲了部分便携属性,还会影响耳机的佩戴舒适度。而且,在TWS上加入更多的功能,也会加快电池消耗的速度。


至于引入快充技术,并不能从根本上解决TWS耳机的续航问题,因为用户需要将耳机放入充电盒,等待5分钟后,才可以继续使用1小时。 而Wi-Fi HaLow低功耗的特性有助于改善TWS耳机的续航能力,尽管不难带来质的提升,但是最起码要比以前更好一些。



其次是智能手表。 以Apple Watch为例,它可以通过e-SIM功能脱离手机独立运作,而且拥有专门的应用商店,用户可以根据自身需求下载对应的App,这些 *** 作均离不开移动蜂窝数据和Wi-Fi。


传统Wi-Fi最大的瓶颈在于功耗问题。Wi-Fi HaLow在功耗表现方面,由于采用了700~900更低的频率,以及更窄的频道占用宽度,使得功耗与蓝牙、ZigBee等短距离无线传输技术处于同一水平线上。


也就是说,无论是下载安装应用还是长时间使用需要联网的App,支持Wi-Fi HaLow标准的智能手表功耗表现会更低,与之对应的就是续航能力的提升。



最后是智能眼镜。 现在,市面上比较常见的智能眼镜有家用或户外使用两种类型,前者主要用来影音 娱乐 ,比如看、玩 游戏 等;后者则更倾向于接打电话和听歌。


而Wi-Fi HaLow除了低功耗的特性外,还支持远距离传输、多设备连接、更好的穿墙能力以及更强的抗干扰性。 对于家用型智能眼镜,如果路由器位于客厅,在房间内使用时,WiFi连接性会变差。再加上如果家里不止你一人,路由器又不支持Wi-Fi 6的情况下,使用智能眼镜可能会因为网络拥堵问题影响用户体验。如果家用型智能眼镜支持Wi-Fi HaLow标准,上述问题或许都能得到解决。


对于像华为Eyewear这类户外使用的智能眼镜而言,其最大的问题在于网络连接的稳定性。 举个例子,在地铁、公交等信号复杂的应用场景下,使用户外型智能眼镜听歌时,可能会受到外界信号的干扰,导致设备经常断连。相比传统Wi-Fi和蓝牙,Wi-Fi HaLow拥有更强的信号抗干扰能力,可以大幅降低外接信号对智能眼镜的干扰性。




其实,相比智能可穿戴设备,Wi-Fi HaLow更多的作用在于布局AIoT市场。比如智能安防,由于Wi-Fi HaLow最大传输距离为1000米,并支持最多1万台设备同时接入同一连接点,大型商场只需要在一个位置搭建Wi-Fi HaLow的接入点,即可覆盖一公里以内所有支持该标准的监控摄像头。对于商家来说,布局安防监控成本会更低。


而且Wi-Fi HaLow有助于提升智能家居的使用体验,现阶段的智能家居,体验上都不是太好,不是经常断连,就是受到家里其他设备的信号干扰,导致实际使用起来延迟偏高。如果智能家居全部支持Wi-Fi HaLow标准,那么这些问题可能都会得到解决。



事实上,Wi-Fi HaLow并不是什么新技术,早在2016年,Wi-Fi联盟就已经公布了这项标准,只是没有厂商愿意去跟进, 直到2020年,国内珠海泰芯半导体才推出了全球首款基于Wi-Fi Halow标准的量产芯片,但应用场景与普通消费者没有太多联系。


说实话,Wi-Fi HaLow在定位上,与Wi-Fi 6多少有些重叠,毕竟室内应用场景,两者区别并不大。相较之下,Wi-Fi HaLow更适合户外场景。很显然,Wi-Fi联盟在这个时间节点再次宣布该标准,是一个很正确的决定。


不过,考虑到之前该标准从公布到芯片量产再到商用的进度,厂商们可能没有那么跟进并推出相关产品。虽然加入Wi-Fi联盟的厂商不在少数,包括上游芯片厂商英特尔、高通等,下游终端品牌厂商包括微软、苹果、华为等,但是Wi-Fi HaLow标准是否会应用于智能可穿戴领域,最终还要看厂商们愿不愿意,毕竟已经有了“前车之鉴”。

前不久,以太网第一英里联盟(Ethernet in the First Mile Alliance,即EFMA)正式批准8023ah成为IEEE “以太网第一英里”的标准,下面我们来具体看一下它的实现和应用。 8023ah研究题目中“第一英里”指的是用户端到电信运营商局端设备的这一段连接,这段连接从使用者的角度看是“最先一英里”,而从运营者的角度看是“最后一英里”。它的目标是将已经得到广泛应用的以太网技术推广到电信用户的接入网市场,这样可以使网络性能明显提高,同时降低设备和运行的成本。
8023ah项目的研究范围包括宽带以太网必备的所有技术要素,EFM研究小组定义了三种拓扑结构及物理层:(1)用普通铜缆以10Mb/s以上的数据传输速度进行连接的点到点(Point to Point,P-to-P)结构,即Ethernet over VDSL,简称EoVDSL;(2)用1条光纤以1Gb/s的数据传输速度进行连接的P-to-P结构;(3)使用1条光纤以1Gb/s的数据传输速度进行连接的点到多点(Point to Multipoint,P-to-MP)结构,即Ethernet over Passive Optical Network,简称EPON。
EoVDSL技术能够对以太网分组进行封装,并在电话线上进行稳定的高速数据传输,从而将以太网的传输距离从传统的100m延长到1500m,大大地拓宽了以太网的应用。EPON是利用PON的拓扑结构实现以太网的接入,在一个EPON中,不需任何复杂的协议,光信号就能精确地传送到最终用户,来自最终用户的数据也能被集中传送到网络。在协议的第一层,光信号的帧格式针对突发性的数据通信和实时的TDM通信进行了优化设计。在协议的第二层,EPON使用完全透明的全双工以太网技术,使用TDM,并实现QoS。在EPON之上,音频、视频和数据都能很简单和灵活地实现。EPON位于业务网络接口(Service Network Interface,SNI)与用户网络接口(User Network Interface,UNI)之间,通过SNI与业务节点相连,通过UNI与用户设备相连。 EFM是有史以来业界在IEEE 802标准方面最为庞大的项目。来自100多家公司的代表利用新的OAM( *** 作、管理和维护)机制定义了新的光纤和铜缆以太网的界面类型,以方便管理。EFM工作组主席Howard Frazier表示:“这项IEEE标准的完成有助于将EFM理念转化为现实。”
的确,宽带接入市场现在有多种技术和协议共存,但这些技术在带宽约束、有效性、应用的简便、成本等方面各有不足。随着光纤网络覆盖范围的延伸,以太网可以更方便地进入城域网市场。由于以太网的成本优势,它已经成为局域网的事实标准,宽带接入市场如果采用以太网技术结束那些不必要的协议转换,是不是也很有可能取得接入市场的统治地位?
就在8023ah标准完成的同时,EFMA的加盟企业也在Supercomm 2004展览会上首次演示了各种EFM技术是如何做到相互兼容的。
EFMA负责市场营销的副总裁Peter Linder表示,“EFMA进行的兼容性演示取得了巨大的成功,这也为全球的服务提供商大规模部署以太网接入网络、推出下一代以太网服务铺平了道路。”
事实上,EPON是利用PON的拓扑结构实现以太网的接入,与现有类似技术相比,其具有与现有以太网的兼容、高带宽和低成本等优势。

根据产业信息网发布的数据,预计在2025年物联网连接数达到251亿台,复合增长率达到153%。而物联网终端设备的增长,也刺激了相应的市场需求。据IDC数据显示,2020年至2022年,全球WiFi和蓝牙芯片的出货量分别为91亿颗、98亿颗,以及102亿颗,2017年至2022年间的复合增长率约为63%。
随着5G、物联网的发展,通信芯片也将迎来新的局面,无论是市场需求的提升,还是政策红利等的释放,都会让这一领域受到更大的关注。对于国产通信芯片企业而言,而是难得的“转折点”。事实上,近年来,国产通信芯片企业正紧跟通信技术的发展步伐,紧抓市场空白不断打磨自身技术及产品,逐渐有了可以和国际巨头争夺市场的机会。
由国内领先的半导体电子信息媒体芯师爷举办的“2022年硬核中国芯”评选,汇聚了百余家中国半导体芯片产业的知名企业、潜力企业。本文精选了今年参评的近20款通讯类芯片产品,以期为市场提供优质产品选型攻略。
以下产品排名不分先后
智联安
智联安成立于2013年,是一家专业从事蜂窝物联网通信芯片研发的IC设计企业。自创立以来,智联安始终坚持核心技术自主创新,公司现阶段主要产品为5G NB-IoT、4G LTE及5G NR蜂窝通信芯片。
5G高精定位芯片
MK8510
MK8510为首款5G高精度低功耗定位芯片,采用28nm先进工艺,符合国内三大运营商在5G NR FR1频段的要求,单芯片集成MCU、基带处理器、模拟单元、射频及电源管理模块,真正实现5G NR下一代蜂窝物联网单芯片定位解决方案。
芯翼信息科技
芯翼信息科技成立于2017年,目前,公司已构建了属于自己的中低速率物联网芯片版图,并在智慧城市、智慧物流、智慧农业、可穿戴设备等领域广泛落地。其自主研发的超高集成度5G NB-IoT系统单芯片SoC XY1100已率先推出并实现规模商用,渗透到水表、燃气表、定位追踪、智慧城市等消费终端领域。
5G NB-SoC
XY1200
芯翼信息科技XY1200作为新一代NB-IoT高集成度单芯片,具有超高集成度、超低功耗、支持免32K晶振设计、免校准设计、丰富的安全引擎等优势,将于2022年下半年推出,面向智能表计、智能烟感、定位追踪等应用领域。其CPU主频可调范围更大,AP接近专业级MCU功耗水平;Memory配置更多,方便客户使用,兼顾成本和灵活性。
5G AIoT SoC
XY2100S
芯翼信息科技自主研发的XY2100S,是业界首次把通讯、低功耗MCU(计算)、传感器模拟前端(感知)等多种功能集成在单芯片(SoC)。作为全球首颗公共事业(表计+烟感)行业专用NB-IoT SoC,XY2100S集成低功耗MCU,解决了MCU模式下的功耗瓶颈,主要面向智能表计、烟感等应用领域。
桃芯科技
桃芯科技成立于2017年,是一家物联网终端芯片提供商,公司专注于BLE 50及以上通信协议技术,始终坚持自主研发关键核心技术,以品质为基石,在国内率先推出拥有自主知识产权的BLE 50/51/53芯片,打破了由国际知名蓝牙厂商垄断中高端市场的局面。
ING916X系列
ING916X系列芯片拥有自主知识产权完整协议栈技术、混合信号SOC及低功耗技术、蓝牙+定位技术,可广泛应用于AoA/AoD定位、超低功耗传感器应用、汽车、Mesh自组网、HID、智能电网、智能表计、工业智能、智慧农业等领域。
方寸微
方寸微成立于2017年,公司致力于国产高端密码处理器、高性能网络安全芯片、高速接口控制芯片的研发、设计和销售。作为网络安全SoC处理器的核心供应商,方寸微产品已大量商用于各类信息安全终端,在集成电路架构设计、安全密码算法、核心技术自主可控、大规模量产及品质管控等综合能力上具有国内领先的优势。
国产高速USB30控制器芯片T630
T630芯片集成国产32位高性能RISC CPU,支持USB30、MUXIO、I2C等多种接口,可快速在嵌入式主板上与FPGA/CPU进行对接通讯,作为USB30外扩芯片与PC或服务器实现数据传输。可广泛应用于视频采集卡、视频会议摄像头、监控摄像头、数字摄录机、工业照相机、测量和测试设备、医疗成像设备、打印机、扫描仪、指纹采集终端等众多电子产品。
翱捷科技
翱捷科技是一家提供无线通信、超大规模芯片的平台型芯片企业。公司专注于无线通信芯片的研发和技术创新,同时拥有全制式蜂窝基带芯片及多协议非蜂窝物联网芯片设计与供货能力,且具备提供超大规模高速SoC芯片定制及半导体IP授权服务能力。目前,已成为国内少数同时在“5G+AI”领域完成技术和产品突破的企业。公司各类芯片产品可应用于以手机、智能可穿戴设备为代表的消费电子市场及以智慧安防、智能家居、自动驾驶为代表的智能物联网市场。
ASR595X
ASR595X是一款低功耗、高性能、高度集成的Wi-Fi 6+Bluetooth LE 51 combo SoC芯片。其支持目前最新的Wi-Fi 6协议,也支持WPA3、OFDMA、TWT、MU-MIMO、LDPC等关键功能,同时配合内部集成的BLE 51协议提供更便捷和快速的BLE配网方式。既可作为主控芯片使用,也可作为WLAN连接的功能芯片搭配外部主控。搭载芯来科技RISC-V处理器内核,支持鸿蒙OS、阿里OS、FreeRTOS等多 *** 作系统。可广泛适用于如智能照明、安全、遥控、电器等各类应用,家庭自动化、可穿戴式电子产品、网状网络、工业无线控制、传感器网络等产品。
ASR1803
ASR1803是翱捷科技新一代LTE Cat4芯片,采用了22nm先进成熟工艺;集成了ARM Cortex A7处理器;支持4层1阶PCB;支持RTOS和Linux *** 作系统;所占内存小,可为客户不同产品的开发提供灵活选择。为使客户产品能有更快的boot速度,该芯片支持全新的动态电压调节技术及QSPI NOR/NAND Flash,能有效降低工作电压、降低功耗。该芯片可广泛应用于民用及工业与行业应用当中。
ASR1606
ASR1606作为翱捷科技新一代LTE Cat1 bis芯片,采用了更高集成度的单芯片SoC方案、先进成熟的22nm制程工艺并且集成了主频达到624MHz的ARM Cortex-R5处理器以及Modem通信单元、Codec音频单元、PSRAM+Flash存储单元和PMIC,使得芯片封装尺寸更小、性能更强大。可广泛应用于各类标准数据模块,并且在Tracker、共享设备、电网、车联网及各种形式智能硬件等领域拥有出色表现。
北极芯
北极芯成立于2019年,是一家以RISC-V指令集架构为基础,自主研发异构网络融合通信标准IARV-IPRF架构,专注于IA-AIIPD通信芯片、IA-3DIPD存储芯片、智能应用处理器SoC的设计公司。北极芯以“自由、开放、创新”为理念,通过资源整合、技术与业务模式创新,构建完整的“信息技术应用创新生态”产业链,以提升中国基础软硬件核心竞争力。
AIoT通信芯片/IA-RF
北极芯AIIPD芯片/IA-IPRF是一款兼容多协议、宽频宽带半双工/全双工射频无线收发器芯片,集成两个独立的可编程频率合成器。该芯片的频率、带宽及增益可编程能力使其成为多种收发器应用的理想选择。该收发器既集成RF前端与灵活的混合信号基带部分为一体,也集成可编程时钟产生模块,使ADC&DAC采样可编程。
芯象半导体
芯象半导体成立于2014年,公司专注于高集成度数模混合SoC通信芯片设计,目前已形成较为完善的通信类、主控类以及计算处理类芯片产品线。主要应用领域为用电信息采集、低压智能配电物联网、数字光伏管理,智能用电管理等。
SIG800E
SIG800E是一款HPLC+HRF双模方案级SoC芯片,算力、连接一体化架构,适配未来数字能源领域对边缘算力需求的强劲增长。该芯片可双模通道独立工作,融合自组网,独立完成主控、拓扑识别、模拟量采集、HPLC+HRF双模通信功能。在配网自动化、分布式光伏发电、智能家居等领域,可帮助客户打造算力领先,成本极致的一站式解决方案。
移芯通信
移芯通信成立于2017年,公司专注于蜂窝移动通信芯片及其软件的研发和销售,所有核心技术和IP全部自研,包含算法&架构、射频、基带、SoC、协议栈软件、平台&应用软件和硬件方案,致力于设计世界领先的蜂窝物联网芯片。自成立以来,移芯通信已向市场推出两款NB-IoT芯片、一款Cat1bis芯片,均已量产。目前,移芯通信已完成累计超15亿元人民币融资。
NB-IoT芯片
EC616S
EC616S为业内首颗外围仅需18颗器件的超高集成NB-IoT芯片,其采用QFN52封装,芯片尺寸仅66mm,支持NB最小模组尺寸1010mm设计。EC616S主要应用于LPWA低功耗广域网通信及物联网领域,适用于低功耗,广覆盖,低速率,大容量的广域网连接应用,面向智能表计、智能烟感、定位追踪、共享经济、工业互联等物联网领域。
Cat1bis芯片
EC618
EC618为全球首款基带、射频、电源实现一体化设计的高集成度Cat1bis芯片,内部集成电源管理芯片,外围器件数量减少30%以上,尺寸仅有61mm61mm,以更低成本支持客户多样化功能需求。同时,其极低的待机功耗可以极大延长终端产品待机时间,满足用户超长待机需求,更好地适配于Tracker、可穿戴、共享、对讲等应用场景。
千米电子
千米电子成立于2019年,针对物联网行业存在的关键问题,历时五年多成功研发出LaKi超低功耗实时广域网技术,包括MAC层的LaKiplus和PHY层的射频SoC,这也是目前全球唯一能够同时实现广覆盖、低功耗和低时延的无线通讯技术。其带宽高达1MHz,大幅提升了物联网的投资回报,适合物联网低成本大规模海量终端接入,具备成为物联网基础设施核心技术的潜力。
LK2400A
LK2400系列是根据物联网通讯和数据特点定制的射频SoC芯片,集成了32位CPU、射频、基带、时钟、功率放大、AES128加密等,在1秒响应的长距离通讯时年功耗只有30mAh左右,比其他无线技术低两到三个数量级,可广泛应用于速率1Mbps以内的大多数物联网应用。
磐启微
磐启微成立于2010年,是一家智慧物联网、工业互联网芯片设计企业,目前公司拥有低功耗远距离ChirpIoT系列、多协议系列、BLE-lite系列三大产品,广泛应用于资产管理、室内定位、工业互联、智能家居、智慧城市等领域。磐启微以“物联互联”为基本,着眼于国家三大基础设施建设,矢志成为国际一流的芯片设计企业。
PAN3029
PAN3029是一款采用ChirpIoTTM调制解调技术的低功耗远距离无线收发芯片,支持半双工无线通信,通过自由网关可兼容LinkWANTM协议。该芯片具有高抗干扰性、高灵敏度、低功耗和超远传输距离等特性。最高具有-142dBm的灵敏度,22dBm的最大输出功率,产生业界领先的链路预算,使其成为远距离传输和对可靠性要求极高的应用的最佳选择。
博流智能科技
博流智能科技成立于2016年,是一家专注于研发世界领先的超低功耗、智能物联网和边缘计算等领域的系统芯片,并提供智能云平台整体解决方案的企业。同时,公司自主开发了完整的超低功耗MCU与高精度模拟sensor hub技术平台,多模无线联接技术、音视频处理与人工智能算法/神经网络处理器(NPU)技术,能自主完整实现单芯片多技术集成的SOC芯片研发。
BL606P
BL606P是一款支持Wi-Fi/BT/Zigbee三模通讯协议、同时集成多路麦克风阵列语音Codec和双核处理器的SoC单芯片,是智能语音领域具有高性价比的解决方案,可用于智能音箱、智能中控面板等领域。
BL616
BL616是国产首款基于WiFi6通讯协议的Wi-Fi/BT/Zigbee三合一SoC芯片,该芯片同时支持语音codec、视频DVP sensor、以及DBI/RGB屏显,适用于智能家居、低功耗门铃、AIOT中控面板等领域。
炬芯科技
炬芯科技股份有限公司成立于2014年,于2021年科创板上市。总部位于珠海,在深圳、合肥、上海、香港等地均设有分部。炬芯科技是中国领先的低功耗系统级芯片设计厂商,专注于中高端智能音频SoC的研发、设计及销售,为无线音频、智能穿戴及智能交互等智慧物联网领域提供专业集成芯片。公司主要产品为蓝牙音频SoC芯片系列、便携式音视频SoC芯片系列、智能语音交互SoC芯片系列等,广泛应用于智能手表、蓝牙音箱、蓝牙耳机、蓝牙语音遥控器、蓝牙收发一体器、智能教育、智能办公等领域。
ATS2831P
炬芯科技ATS2831P系列采用CPU+DSP双核异构架构,支持最新的蓝牙53标准,支持LE audio,集成了蓝牙射频(RF)和基带、电源管理单元(PMU)、音频编解码器及微控制单元(MCU)等模块,集蓝牙发射和蓝牙接收功能于一体,规格完整,性能领先。在提供超低延时的高品质音频信号传输的同时,通过内置的高性能DSP实现后端音效处理和AI降噪算法进一步提升整体音质表现。
力合微电子
力合微电子成立于2002年,是行业领先的物联网通信芯片企业,公司专注于电力线载波通信技术和芯片开发。在物联网底层通信、算法及芯片设计拥有完整核心技术。针对物联网应用,力合微电子推出基于电力线的统一通信接口 PLBUS PLC专用芯片方案,实现“有电线,即可通信”。公司核心技术与芯片产品已广泛应用于智能家居全屋智控、智能照明、智慧城市路灯照明、工业物联控制等领域。
PLBUS PLC
电力线通信系列芯片
PLBUS PLC全屋智能电力线通信芯片是为物联网(智能家居)智能终端提供完全自主研发、高集成度、高性能、高性价比基于电力线通信的SoC芯片,实现“通过电线,即可通信”。其符合国家标准3198331以及国际PLC标准IEEE19011,内置高性能MCU,集成了完整的物理层通信协议。开创了国内OFDM窄带PLC时代,也成为电力线通信国家标准的基础。
华冠半导体
华冠半导体成立于2011年,是一家专业从事半导体器件研发,封装、测试和销售为一体的国家高新企业。公司拥有国际先进的半导体集成电路封装测试生产线,具备实现年产值3亿人民币,年出货量20亿块集成电路生产能力。目前产品有电源管理、运算放大器、逻辑器件、MOSFT以及特殊电路等,主要应用于汽车电子、医疗电子、物联网、网络通讯等领域。
HGX3075
HGX3075是一款具有热插拔、失效保护、±16KV ESD保护的33V RS485收发器,可广泛应用于RS-422/485通讯方案、数字电表、水表、工业控制、工业电脑、外设、安防监控、路由器等项目。
-End-
免责声明
本文来自腾讯新闻客户端创作者,不代表腾讯新闻的观点和立场。
点击展开全文
打开腾讯新闻,阅读体验更好
抽红包,抽中就送!每人限抽8次,快来试试手气吧
广告
凹印
打开
腾讯新闻
参与讨论

说起物联网(Internet of Things, IoT),估计很多人都耳熟能详,因为我们早就在各种各样的媒体中看到过好多次这个名词了。

按照中国传统观点,万物实际上是有着天然的联系的,那么人类为何又要画蛇添足般地再把他们连接起来呢?原因很简单, 万物的天然联系是依靠的自然规律,而人类并不能控制他们,而物联网让万物以人类的意愿进行连接,从而让人类可以控制他们 。物联网,无非是又一个人类征服和控制自然的尝试而已。只要万物能够互联并且通过有效的手段在需要的时候知道他们的状态,从而采用有效的手段进行干预,那么人类就有了对万物的相当程度的控制权。

这给了人们很大的想象空间,因此,也吸引了大量的淘金者,试图分享这样一块看起来巨大无比的蛋糕。 但这么多年来,现实并不乐观。

根据我的了解——可能并不准确——我感觉物联网现在处于一个比较尴尬的阶段。 一方面,物联网的呼声很大,人们寄予很大的期望;但另一方面,市场的反响并不热烈,本来应该跟人们的生活息息相关的物联网,似乎在现实中并没有被人们所感知。我观察到的现实就不很乐观。 算得上物联网的智能家居曲高和寡,国内力推的NB-IoT雷声大雨点小,LoRa使用的主流频段在国内被事实上禁用, Zigbee等覆盖范围过小……

在这里,我想梳理一下物联网在国内发展的现状,以便于更好地定位和找出问题所在。

物联网可以看做是互联网的升级版本,传统的互联网连接的是人;物联网不光连接人,还要连接物,除了人类的互动外,还需要让人能够更好地把控物。 人是自带智能的,所以传统的互联网的重点在于连接,只要有连接,人们就会互动,产生内容等,对网络的智能要求就不高;但物联网连接的是物,物本身不具备智能, 需要通过人来控制或者智能系统来自动控制。

物联网也是近十年来出现频率很高的智慧某某(例如智慧城市,智慧楼宇,智慧园区,智慧安防等)的基础设施。 什么是智慧?我认为就是能够根据某个特定的需求和目标,自主动态调节现有状态的能力 。这需要至少有两个部分构成,一是要有数据分析和处理的“大脑”部分,二是要有数据收集和指令执行的“躯体”部分。 我们往往把狭义的躯体部分作为狭义的物联网, 也可以称为物联网10, 实现了物体的初步连接和数据收集和反馈能力,但这套系统要想实用,实际上离不开人,因为数据的分析和控制指令的下达还是需要人来做;而大脑+躯体才是真正智慧的物联网,在我看来这才是能够给人类带来很大便利的物联网,才具备大范围应用的技术基础, 可以把这称为物联网20。

现阶段的物联网还是停留在由人控制的阶段,也就是10时代,这个阶段对数据的处理存在瓶颈,因此,并不适合复杂的应用,也不适合大范围使用。因此我们可以看到,应用比较广泛的应用也就是那少数的简单应用,如抄表、环境监测、家电控制等。云计算、大数据、机器学习、人工智能等技术是近几年的IT领域的热点,进展也非常迅速,他们的发展为物联网向20阶段进化提供了坚实的基础。

我们日常生活,现有的已经足够很好地满足人们的需求了;物联网,只是人们对更高生活水平的追求的产物,并且不是必需的;对于非必需品来说,要想普及需要足够的性价比或者就索性走高端路线。但从目前的物联网市场看,由于缺少比较成熟的家用物联网方案,因此并不能大规模使用,这导致物联网应用起来成本比较高,在家居中只有高端住宅才可能会使用,占比很少,家居物联网在这种初级阶段必须得要走高端路线,当然这也符合很多新事物的初始状况特征。

物联网在工商业中也有一些应用,例如RFID领域,我们已经可以在一些商店中看到。其他还有很多物联网项目,多数隐藏在智慧某某的名头之下,现阶段,只要是冠以智慧的项目,其造价一般会令人咂舌。 因此,在性价比不高的情况下,人们使用他的积极性自然不高了。

中国运营商去年决定要大力推广NB-IoT,他们试图提升性价比,因此希望设备和解决方案提供商们能够以较低的价格提供相关产品,由于其体量,确实有部分供应商愿意以接近成本价的价格向其提供产品;但即使是这样,愿意使用的用户也不多,这让供应商的积极性大大降低,因为根本就无利可图。也因为此,NB-IoT的这一波推广活动实际上到目前看来是比较失败的。

从连接介质来看,物联网分为有线和无线两种,考虑到实际部署的难度,无线方式显然更有机会会成为主流的连接方式。

从终端和因特网连接关系来看,物联网也可以划分为两种方式:一种是直接和因特网连接,例如NB-IoT、2/3/4G蜂窝网络、eMTC等; 另一种是通过网关间接和因特网连接,例如LoRa、SigFox、ZigBee、BLE、WiFi等。不同的协议都是针对不同的应用场景设计的,因此在实际使用中都有其优缺点。例如我们常用的WiFi,要保证速率和可靠性,因此覆盖距离不够长,连接不可靠; NB-IoT主要用于低速率物联网应用,能够直接联网,但速率低, 用户连接数少; LoRa的覆盖比较广,但速率低,用户连接数也有限制……

因此,实际部署时需要根据不同的应用场景选择不同的技术、标准以及相应的设备,而在现场实施的时候又会有很多意想不到的困难。无线部署也需要做网优等工作,对实施人员的要求比较高。 这些都增大了物联网的部署难度。

由于物联网一般使用无线技术,那么频谱资源就是物联网的一个非常核心的资源。频谱资源时稀缺的,因为有太多的地方需要这类资源。例如我们的移动电话、微波通信、卫星通信、应急通信、无线WiFi等等。这些资源由于其稀缺性,需要统一的规划。而这在不同的国家也面临着不同的状况。

例如现在比较火热的LoRa,阿里巴巴、腾讯等互联网企业刚刚加入该标准联盟,结果国家的新的频谱规划就给予他们致命一击,LoRa所使用的sub-1G的频谱资源实际上是不开放的。

目前在全球,唯一明确的民用频段就是24GHz,也就是WiFi、蓝牙等使用的频段。但这个频段的问题是与低频段的无线电波相比,越障能力比较差,因此覆盖能力不强。而又由于太多的民用无线设备都是用这个频段,导致这个频段的信号比较“脏”,收到的干扰比较大。 现有的使用这个频段的蓝牙、WiFi协议本身也是为了IP宽带连接而设计的,专注于速率,所以也导致覆盖范围一般不超过100米,并且连接数量有着很大的限制。 因此,要想避免频谱资源的政策风险,就只能使用24GHz这个频段 ,那么如何在这样的情况下增加无线覆盖的范围,提升覆盖距离,就是物联网公司需要解决的一个大问题。

比较有实际应用意义的物联网的规模需要达到一定的程度,也就是终端要足够多,很多地方并不具备电源接入的条件,那么就需要终端的功耗要足够低或者索性无源。

无源当然是最佳的方式,目前的解决方案是要加储能电路,但这种电量非常微小,在现有的技术条件下,覆盖范围和传输能力都受到严重的制约,只能适应很少的一部分场景。因此,大多数情况还是需要有源的终端,这就需要功耗尽可能地低了。 功耗问题可能是目前物联网面临的主要问题之一。

例如在智慧停车之类的项目中,有部分方案是用NB-IoT实现的。这个标准由于使用了蜂窝技术,只有运营商具备掌控的能力,所以电信运营商和设备商都非常有热情去推广,也号称一块电池可以用十年,看起来功耗似乎很低,但那是有前提条件的,就是它平时处于睡眠状态,每天主动醒来一次上传一次数据,在这样的情况下才可能坚持十年。 但用于停车就得频频被唤醒,因此在这个场景中使用就非常耗电。根据实际使用的经验,差不多5个月左右就得去更换电池了。这带来极大的维护工作量,而且电池的成本本身也非常高。因此,至少在停车这种方案中,NB-IoT并不是一个好的选择。如果用LoRa呢?在停车中也有应用,表现好一点,能够达到一年多的使用时间而不用换电池。而一般里面模块和芯片的寿命在5年以上,也就是说,在终端设备的生命周期里,需要更换多次电池,每一次更换电池实际上跟新开工一个项目工作量差不多多少。因此,我们不能说这种状况是令人满意的。

所以,如果能够解决有源终端的功耗难题,不光可以大大减轻日后的维护工作量,还可以大大降低终端的成本,这是因为在实际应用中,电池是物联网终端的主要成本之一。

技术本身是没有国界的,但遗憾的是我们并不生存在一个理想的世界里,我们的现实世界依然存在着各种各样的利益群体,有的时候出于自身利益的考虑,作为体现现代竞争力的物联网技术就要受到一些因素的制约。国家就是一个典型的利益群体,而国家安全往往是这个群体的最高利益之一。信息安全是国家安全的一个重要方面,物联网搜集各种各样的信息,这些信息有的时候就是非常机密的情报,不方便被其他利益团体所获知,因此,在物联网标准方面,在一开始就要注意这个方面。

LoRa是美国公司Semtech所提出的一个物联网标准,也是目前比较主流的标准。这个标准对标的是SigFox——一个欧洲的私人公司封闭的物联网标准,但SigFox用自己的标准建了一个覆盖很广的网络,对外运营物联网业务,可以叫做物联网供应商;而LoRa是半开放的标准,允许用户使用这种技术进行模块和终端产品的开发,并用这些产品组建自己的LoRa物联网,虽然相比于市场上主流的其他方案,看起来价格并不贵,但标准、芯片等核心部分过分集中于美国的供应商Semtech上,在特定的时候这就是一个很大的风险。

因此,无论是物联网方案提供商、物联网产品开发商,还是用户,在选择物联网标准的时候要考虑到这个问题。当然,对于小规模的民用应用,采用什么标准问题不大,但对于军用、大规模应用来说,不考虑这个因素将可能让投资全部打水漂。 最近的无线电频谱的一个征求意见的文件就让某国外标准被判了死刑,即使我们最大的两个互联网公司刚刚加入了这个阵营也是无可奈何。

NB-IoT是中国特别是运营商和设备提供商力推的标准,但它的问题在于功耗较高、用户容量有限,所以,在很多场景里并不适合。因此,中国还需要更多的物联网标准,来补充NB-IoT的不足。

中国联通的频段如下:GSM:上行909~915MHz,下行954~960MHZ频点:96~125。DCS1800:上行1740~1755MHz,下行1835~1850MHz 频点:662~736。GSM900和DCS1800就是我们平常讲的双频网络,它们都是GSM标准。两个系统 功能相同,主要是频率不同,GSM900工作在900MHZ,DCS1800工作在1800MHZ。为更好地满足用户增长的需求,我国近期引入了DCS1800,并采用以GSM900网络为依托, DCS1800网络为补充的组网方式,构成GSM900/DCS1800双频网,以缓和高话务密集区无线信 道日趋紧张的状况。只要用户使用的是双频手机,就可在GSM900/DCS1800两者之间自由切 换,自动选择最佳信道进行通话,即使在通话中手机也可在两个网络之间自动切换而用户毫 无察觉,而且手机选择了最佳信道,接通率得到了提高。谢谢。

物联网无线通信技术不止四种啊,有很多,主要分为两类:一类是Zigbee、WiFi、蓝牙、Z-wave等短距离通信技术;另一类是LPWAN(low-power Wide-Area Network,低功耗广域网),即广域网通信技术。
LPWA又可分为两类:一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术;另一类是工作于授权频谱下,3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术,比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。
1、WIFI,WIFI是目前应用最广泛的无线通信技术,传输距离在100-300M,速率可达300Mbps,功耗10-50mA。
2、Zigbee,传输距离50-300M,速率250kbps,功耗5mA,最大特点是可自组网,网络节点数最大可达65000个。
3、电力载波,传输距离可达500M,速率可达500Mbps,最大优点是可基于电力线传输,无需布线。
4、蓝牙,传输距离2-30M,速率1Mbps,功耗介于zigbee和WIFI之间。UWB(Ultra Wideband),是一种无载波通信技术,利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号,UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率。
5、Z-wave:Z-Wave是由丹麦公司Zensys所一手主导的无线组网规格,Z-wave联盟(Z-wave Alliance)虽然没有ZigBee联盟强大,但是Z-wave联盟的成员均是已经在智能家居领域有现行产品的厂商,该联盟已经具有160多家国际知名公司,范围基本覆盖全球各个国家和地区。
6、RF:无线射频的20世纪90年代兴起的一种非接触式的自动识别技术。射频技术相对于传统的磁卡及IC卡技术具有非接触式、阅读速度快、无磨损等特点。无线射频技术在阅读器和设哦卡之间进行非接触双向数据传输,以达到目标识别和数据交换的目的。与传统的条形码、磁卡及IC卡相比,射频卡具有防冲突功能,能同时处理多张卡片,基于以上特点,平常用的大多数刷卡门禁用的都是射频技术,另外无线射频也被一些厂家应用在智能家居中。
7,NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWA)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

对比技术而言,不是哪一种技术更适合,而是根据项目于使用来定的,目前主流的几大无线技术比对:
Wi-Fi:
优势:Wi-Fi覆盖具有极强的接入优势,可以实现快速接入云平台;
应用:现在绝大多数的智能单品采用Wi-Fi接入方式,如智能家电、智能健康医疗;
前景:采用900MHz频段新一代IEEE 80211ah标准,可能在2016年出台标准,该标准采用非全球统一的Sub-G频段,可能会在产品应用和技术普及上带来一定的麻烦。
BLE:
优势:与手机和PAD等移动终端具有天然的连接优势;
应用:移动终端的低功耗的周边设备,可以称为有源外设,如穿戴设备、健康看护等;
前景:CSR的蓝牙MESH,通过广播方式实现组网,适合有控制中心端的应用。根据目前得到的技术文档分析,BLE MESH基于逐级广播的通信方式,并非真正的MESH网络,同时也丧失了其低功耗的特质。“信息传播如大海中的波涛”,虽然效果上达到了全网通信的功能(不再是传统蓝牙的点对点通信),但其通信效率和能源利用率可想而知不会太高。
ZigBee:
优势:互联互 *** 作是ZigBee最大的技术优势,而且这个优势多年来遥遥领先;
应用:对互 *** 作性要求极高的应用场景,如灯光照明,照明是本地 *** 作要求极高的应用,需要云平台,更需要脱离云平台也能独立运行的系统;在互 *** 作层面上,第一需要互联众多的灯具厂家;第二,好的用户体验不能通过云平台去中转,IFTTT的 *** 作只能在设备之间实现;
前景:ZigBee联盟正在ZLL基础上针对智能家居进行新版本的开发,可能会整合智能家居更多的设备实现互 *** 作。
FROM:顺舟科技


欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出

原文地址: http://outofmemory.cn/dianzi/13205054.html

(0)
打赏 微信扫一扫 微信扫一扫 支付宝扫一扫 支付宝扫一扫
上一篇 2023-06-20
下一篇 2023-06-20

发表评论

登录后才能评论

评论列表(0条)

保存