低功耗無線技術助力智慧物流市場快速成長

隨著電子商務的發展，物流快遞行業進入了井噴期，而由于物聯網技術在物流行業的應用，讓智慧物流系統開始進入人們的視野。智慧物流以物聯網的廣泛應用為基礎，需要用到傳感網絡、通信模塊、人工智能和數據處理等各項技術。

在通信模塊中，無線技術使用最為廣泛，在不久前<電子發燒友網>舉辦的2020智能物流硬件解決方案研討會上，上海磐啟微電子市場總監周銳帶來了主題為《無線通信技術如何助力物流領域的發展》的分享。他主要介紹了智慧物流中常常會用到的部分室內和室外，以及室內到室外場景中的解決方案，涉及到了低功耗廣域物聯網(LPWAN)、電子貨架標簽，以及高精度室內定位相關技術和解決方案。

圖：上海磐啟微電子市場總監周銳。

低功耗廣域物聯網

根據物聯網研究機構IoT Analytics今年1月份發布的《2020-2025年LPWAN市場報告》，低功耗廣域物聯網的連接數從2018年的1.1億，增長到了2019年的2.31億，市場增長率110%，亞太地區是全世界最多應用低功耗廣域物聯網技術的地區，目前其主要應用領域仍然是公共事業。

在低功耗廣域物聯網中，主要分為授權頻段（蜂窩）和非授權頻段（自組網）兩類。其中在國內，授權頻段的主要市場推動者是中國移動、中國電信、中國聯通和華為等企業，芯片供應商主要有高通、聯發科技、紫光展銳、海思、中興、移芯通信、諾領科技等。非授權頻段的主要市場推動者為阿里巴巴、騰訊、中興等企業，芯片供應商主要有兩類，一類是LoRa芯片供應商Semtech、ST、華普微、群登科技、翱捷科技等；另一類是Chirp-IoT芯片供應商磐啟等。

圖1：低功耗廣域物聯網在智慧農業中的應用。

在周銳看來，非授權頻段的低功耗廣域物聯網更具優勢，他拿Chirp-IoT技術舉例說，該技術具有六大優勢，一是極低的功耗，待機功耗僅為NB-IoT的十分之一，電池壽命長達10年；二是數據私有，無需上傳到公有網絡；三是非蜂窩網絡，可以自組網，不需要運營商的支持；四是有效覆蓋，可以覆蓋偏遠地區、室內和地下室等公網網絡盲區；五是小尺寸，便于物聯網傳感器系統等的集成；六是簡易部署，需要的網絡基站數量少，而且基站部署簡易。

他還介紹了低功耗廣域物聯網在電網、手機，以及智慧農業中的應用。

電子貨架標簽

電子貨架標簽（Electronic Shelf Label，ESL）是一種帶有信息收發功能的電子顯示裝置，可以顯示文本、數字、圖片、色塊、條形碼和二維碼，主要用于超市、便利店、藥房等顯示價格信息的電子類標簽。

據市場調研數據顯示，2018年中國連鎖超市100強門店數量增長到10.15萬家，電子標簽在國內百強超市滲透率提高到20%，電子價簽市場規模超過300億元。中國電子貨架標簽硬件市場空間有望在未來5年超過1000億元。

另據MarketsandMarkets，電子貨架標簽市場2023年將達140億美元。2017至2023年間，市場還將以23.98%的復合年增長率增長，且亞太地區將成為快速發展地區之一，市場潛力巨大。

圖2：電子貨架標簽系統組成。

電子貨架標簽系統通常采用星型拓撲結構，一般來說，標簽和網關之間首次綁定需要安全認證；每個網關的覆蓋半徑在20~30米左右；每個網關下面可以連接1000~1500個標簽；可以根據場景的面積和商品個數來決定布置網關和標簽的數量。

圖3：電子貨架標簽硬件系統的組網結構。

據周銳介紹，基于磐啟PAN188 2.4GHz私有協議的專用SoC電子貨架標簽解決方案可以支持自動入網，也就是說當把標簽從連接的網關附近拿走，標簽就會自動退網，當把標簽拿到另一個網關附近時，標簽會自動連接到信號較強的網關。

當然，他也指出，其實整個價格標簽系統的無線環境會存在很多干擾，比如說，來自同一網關的其他標簽的干擾；來自其他網關上的網關和標簽的干擾；以及來自無線環境中的路由器和手機等設備產生的WiFi隨機干擾等等。在設計電子貨架標簽硬件系統時必須要考慮，并注意規避。

據周銳介紹，磐啟的PAN188芯片具有極低通信功耗，并且屏幕采用墨水屏顯示，電池使用年限高達5~8年（與刷新頻次有關）。磐啟的ESL系統具有業界領先的性能及性價比，且支持自動入網，非常適用于商超、倉庫、會議室管理等應用場合。

高精度室內定位

據Market&Markets的調查數據顯示，未來幾年，室內定位的全球市場將以42.0％的年復合成長率增長，市場規模預計從2017年的71億1000萬美元擴大到2022年的409億9000萬美元。特別是以蘋果為代表的手機企業將高精度定位系統引入手機生態系統后，原本TO B 的商業模式將快速過度到TO C的市場，這必將引起新一輪市場的快速增長。

圖4：室內技術定位技術參數對比。

在全球定位技術方面，GPS技術應用最為成熟也最為廣泛，但它不支持室內定位。目前室內定位的常用技術有RFID、紅外線、藍牙Beacon、ZigBee、Wi-Fi、UWB超寬帶技術、BLE-AOA等技術。這些技術都各有其自身的特點，比如RFID的保密性比較好、抗干擾好、功耗低，但其穿透性很差、覆蓋范圍小，定位精度不高；藍牙Beacon功耗低、覆蓋范圍大，定位精度可以精確到1到5米，但其保密性一般，維護成本比較高，而且抗干擾性能差；UWB的保密性高，定位精度高達0.1到0.5，但其功耗高、建設成本和維護成本都很高。

不過藍牙技術聯盟在2019年推出的低功耗藍牙核心規范BLE 5.1中，加入了AOA/AOD測向功能，打開了藍牙精確室內定位市場的新局面。使用AOA技術后，藍牙的室內定位精度可達0.3~1米，覆蓋范圍廣，保密性好、穿透性也好、功耗低、維護成本也低。

周銳介紹說，磐啟推出了基于藍牙AOA高精度室內定位全套解決方案。他還分享了藍牙AOA高精度室內定位技術在工廠中的應用，比如可以用來實時記錄人員的運動軌跡；設置工位區域；離開超時會報警；實時清點人數；工位考勤；人員求助等等。此外，他還介紹了藍牙AOA技術在超市和醫院等使用場景中的應用。