工业物联网将会广泛采用蜂窝无线解决方案

1   哪类工业无线标准会流行

Nordic认为业界将会广泛采用用于工业物联网(IIoT)的蜂窝无线解决方案，特别是LTE-M和NBIoT，它们是由3GPP管理的开放开发标准。最重要的是，这将可以确保全球范围内的互操作性和运营可靠性。

现有数种适用于IIoT的近距离连接解决方案，关键问题是通过广域网提供低功耗连接(LPWAN)。我们认为蜂窝标准LTE-M和NB-IoT将会成为主流，因为LTE-M非常适合要求低功耗、低延迟和带有移动性的中等吞吐量应用，例如资产跟踪和可穿戴设备。另一方面，NB-IoT非常适合需要低功耗和长距离传输的静态及低吞吐量应用，例如智能计量、智能农业和智慧城市应用。

运用Nordic在超低功耗领域拥有的专业知识，我们从头开始构建了自己的蜂窝解决方案，成果是高度集成的nRF9160系统级封装(SiP)器件，它支持LTE-M和NB-IoT，包括覆盖全球范围所需的所有频段。全球范围覆盖对于IIoT的可穿戴设备和资产跟踪应用尤为重要，使这些应用能够在涵盖国内和出口市场的单一平台上实现标准化，同时加快开发速度和缩短上市时间，还有节省库存处理和物流成本的附加好处。

市场分析支持我们的前景展望。全球电信基础设施领导者爱立信预测，到2023年蜂窝物联网的连接总数将达到41亿个，是相同时期的19亿个5G连接的2倍多。此外，爱立信预计，到2024年NB-IoT和LTE-M技术将占据所有蜂窝IoT连接的45%，它们在频谱带上将与5G共存。从长远来看，NB-IoT/ LTE-M驱动的IIoT有能力与5G基础设施共存，将会是蜂窝技术占据主导地位的决定性因素。

2   应用中的挑战

在挑战和困难方面，IIoT面临着巨大的互操作性问题，因为在距离相对较短的无线网络设备之中，蓝牙、ZigBee和Thread等协议在近端层面相互竞争。

在LPWAN层面，LoRaWAN与Sigfox竞争，出现了相同问题。我们最近推出了用于LPWAN 的nRF9160器件，支持蜂窝IIoT/IoT和LTE-M/NB-IoT蜂窝标准。

资产跟踪是适合采用这种蜂窝方法的典型工业场景。例如，位于纽约的Crosby Technologies在其ShipSafe资产跟踪器中使用了Nordic的nRF9160，使用户可通过成熟且广泛的蜂窝基础设施远程监视宝贵货品的位置和状况。

ShipSafe具有一个内置加速度计，可以检测并报告被监视货品在前往目的地的途中是否遭受了可能破坏。货品在运输途中损坏的问题，一直困扰着全球贸易。根据Forrester Research调查，大约有1/4的网购商品被退回。亚马逊21%的退货是由于商品在运送时损坏所导致。由于运输过程中的损坏，每年大约有2.6亿件经亚马逊销售的产品要退还给发件人，这在亚马逊2019年接近380亿美元的运输成本中占据了不小的部分。在这种情况下，蜂窝IIoT是主流RFID跟踪解决方案的替代方案。基于nRF9160 SiP的设备可以轻松地与低功耗蓝牙收发器相互配合，然后与相对廉价的低功耗蓝牙助力传感器配对使用。这样，便可以在全球500万个手机发射塔的范围内，实时跟踪和监视商品状况。

3   Nordic的解决方案

●   支持LTE-M和NB-IoT的nRF9160 SiP Nordic高度集成的nRF9160器件支持LTE-M和NBIoT的全球覆盖范围。这款SiP器件在单一芯片上集成了传统的调制解调器和基于Arm^®Cortex^®-M33的功能强大的MCU，从而确保整个系统具有极低功耗。

借助先进的芯片封装技术，Nordic的nRF9160结合了单片芯片设计与高质量RF前端(RFFE)，以及电源管理和系统时钟，使nRF9160成为紧凑、完整、节能的蜂窝IIoT解决方案。除了nRF9160之外，仅需要少量的无源组件、1个天线和(e)SIM即可实现完整的蜂窝IIoT解决方案。

●   支持蓝牙AoA定位等多协议的nRF52833 SoC定位功能对于满足IIoT的需求至关重要，Nordic的多协议nRF52833 SoC可以提供适合诸多应用的解决方案。例如，位于北京的定位技术公司蓝色创源已选择nRF52833为其低功耗蓝牙到达角(AoA)定位系统“BlueIOT”提供核心处理能力和无线连接。Nordic的nRF52833先进多协议SoC结合了1个带有浮点单元(FPU)的64 MHz、32位Arm^®Cortex^®-M4处理器和2.4 GHz多协议无线电，以支持蓝牙5.2规范和测向功能。

截至2020年10月，全球仅有少数SoC器件可以满足实施IIoT/IoT低功耗蓝牙AoA定位解决方案的所有需求，而nRF52833是其中之一。

●   与利尔达合作分销业务2020年，Nordic的一项重要配置策略是扩大在中国超低功耗无线市场 (包括IIoT解决方案在内) 的占有率，并且我们与杭州的利尔达科技集团有限公司达成了分销协议。该公司专门在国内、香港和澳门提供嵌入式系统、机器对机器(M2M)解决方案和设计服务。

（注：本文刊登于《电子产品世界》杂志2020年11期）