蓝牙和Wi-Fi在工业应用中潜力巨大

　　鲁 冰 （《电子产品世界》，北京 100036）

　　摘 要：蓝牙和Wi-Fi是工业物联网(IIoT)中重要的连接方式。安森美半导体、Dialog、Imagination公司介绍了最新技术动向与产品。

　　关键词：工业；无线；蓝牙；Wi-Fi

　　1 看好高性能Wi-Fi等多种连接方案

　　1.1 IIoT对无线连接的挑战

　　用于工业控制的机器对机器（M2M）预期将大大扩展工业物联网（IIoT）市场。 在选择合适的无线连接方案时，必须考虑数据速率、范围、吞吐量、支持的拓扑、安全性和能效等属性。

　　高性能Wi-Fi肯定是安森美半导体的重点连接方案之一。安森美半导体自2019年收购了QuantennaCommunications后，已成为高性能Wi-Fi方案的全球领袖之一和创新者。无线互联网服务供应商（ISP）是使用户外千兆无线网络的高速互联网连接的新兴供应商。无论是向农村社区提供宽带服务、视频监控还是智能城市/M2M连接应用，无线ISP都试图利用户外Wi-Fi平台来提供这些服务。其中的困难或挑战是监测这些无线网络中所有Wi-Fi是否正常运行。

　　几乎每个IIoT应用都需要多种类型的端到端连接。因此，安森美半导体的方案涵盖了其他无线技术，如蓝牙、Zigbee和Thread，以及更远距离的技术，包括Sigfox、低功耗广域（LPWA）和专有无线电。IIoT市场正高速发展，IIoT工程师可能会发现很难部署稳定、高效的物联网（IoT）产品/生态系统，它们需要多种类型的端到端连接。

　　1.2 安森美的创新性方案

　　安森美半导体的高性能Wi-Fi技术为无线ISP网络提供独特的价值。 这包括结合使用多输入多输出（MIMO）和数字波束形成的强固链路连接、使用多串流传输的千兆吞吐量性能以及支持大型客户端容量的可扩展性。 此外，安森美半导体是唯一提供基于云的基础设施的Wi-Fi方案供应商，以监控所有Wi-Fi网络运行正常并确保其始终保持连接状态。

　　此外，为减少部署IIoT方案的上市时间，安森美半导体针对广泛的超低功耗、强固、同类最佳灵敏度的Rx收发器、系统单芯片（SoC）和系统级封装（SIP）方案提供全认证的堆栈（ETSI、FCC等）和开发工具，以用于各种IIoT应用。安森美半导体的所有IIoT方案都支持云。例如，在2019年第12届国际物联网博览会（IOTE）中，安森美进行了M2M Ali IoT云演示。

　　2 蓝牙和Wi-Fi用于工业无线的优势

　　2.1 IIoT对无线连接的要求

　　IIoT对无线连接有一系列要求，目前尚无一项技术可以满足所有这些要求。不同的工业应用面临的挑战不同，因而需要不同的解决方案和技术。因此，IIoT行业将继续有几种无线技术共存，包括短距离无线技术（如蓝牙低功耗）和中短距离无线技术（如低功耗Wi-Fi），来实现低功耗、高数据速率的连接；针对较长距离的应用，则有5G、NB-IoT、LoRa或Sigfox等无线技术来将数据传输至后端 ^[1] 。

　　Dialog半导体公司专注于蓝牙低功耗和低功耗Wi-Fi技术，这两项技术可用于连接终端节点并将其数据高效安全地传输至网关。而针对后端连接，将由其他的技术来执行。

　　2.2 看好蓝牙低功耗和Wi-Fi

　　无线通信标准种类繁多，它们都有其应用空间和用途。在Dialog半导体公司，我们相信蓝牙低功耗和低功耗Wi-Fi这两种已广泛使用的成熟技术仍然有很大的发展空间，未来发展也很看好。

　　以蓝牙低功耗技术为例，该标准的最新版本引入了一项全新的功能：寻向定位，旨在使用该标准来实现更好的设备定位。此功能在商业和工业领域中有诸多应用的可能性。例如消费者可以用手机在楼宇内进行准确定位和寻向，也可以用作博物馆的导览功能。这项技术还可以帮助医院或超市的管理人员确保在任何时候都能准确知道其标记的物品在哪里，无论是病床还是购物车。

　　这项功能在不同应用中的部署确实存在挑战。在产品方面，该技术通常要求设计人员对无线电设计和寻向算法有深入的了解，以确保产品最佳的准确性和流畅的用户体验。而产品在现场的使用通常还与基础设施有关，这意味着仔细的部署设计对于确保该功能的使用有良好的空间覆盖非常重要。

　　2.3 Dialog的创新方案

　　Dialog比较看重寻向定位功能的开发，也是最早提供解决方案demo（演示）的公司之一。Dialog已经开发了非常强大的无线微控制器平台SmartBondDA1469x产品系列，该平台具有特定的无线电功能以支持寻向定位，同时提供充足的处理能力，使Dialog客户可以部署自己的算法和应用程序来优化用户体验。

　　Dialog已经展示了通过到达角度进行寻向定位的首个概念验证方案。Dialog硬件和软件组合为客户提供了很好的途径，帮助其充分利用此项新功能，并为他们的应用带来新的可能性。

　　3 蓝牙和Wi-Fi的IP趋势

　　3.1 IIoT对无线连接的要求

　　在连接诸如人、机器和设备等所有未连网的世间万物这一需求的驱动下，世界正在变得越来越数字化。工业物联网（IIoT）通过在工业环境中使用因特网、传感器和有线网络，推动了这一进程。

　　无线技术在工业物联网中扮演着至关重要的角色。例如，这要求在恶劣的射频（RF）环境中提供最高等级的鲁棒性和可靠性；它在其生态系统中提供了无线设备间的互操作性。标准驱动的技术很可能会超越专有技术，因为它不仅提供了互操作性，而且还有可满足低功耗设备运行所需的长续航时间。对于电池供电的设备尤其重要，并凭借以下功能可提供先进的安全防护能力以防止受到攻击：①高吞吐量以处理大量数据；②网状网络功能以增加覆盖范围；③与其他无线设备可共存。

　　但是，不同的领域对无线技术有着不同的要求。危险的采矿和建筑环境的需求将与那些高速制造环境或大型电池供电的物流和医疗领域的需求各不同。 因此，没有任何一种无线标准将能满足来自工业物联网的所有这些不同要求。像Wi-Fi和蓝牙的组合设备很可能会成为赢家，因为它们满足了大多数的要求并知晓如何共存。

　　3.2 Imagination的IP解决方案

　　在提供完整的蓝牙和IEEE 802.11 IP解决方案方面，Imagination非常全面，覆盖了从射频到基带再到软件协议栈的各个方面，而且他们都经过了全面的测试，以提供可靠的性能并符合法规要求。

　　从传统的有线工业流程过渡到无线带来了安全隐患。Imagination的蓝牙和Wi-Fi IP实现了先进的设计技术和安全功能，以防范攻击并帮助创建从传感器到云的安全无线链路。

　　参考文献

　　[1] 王莹,毛烁.IoT无线连接的技术方案与未来趋势.电子产品世界,2018(11):10.

　　本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第11期第17页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。