降低無線連接、共存的復雜性

對于支持無線連接的產品的設計人員來說，有很多不同的技術，有時看起來像是一個復雜的迷宮。但是，滿足需求的技術從來不止一種，因為許多產品必須解決多種連接技術的共存問題，才能在給定的環境中有效地工作。

討論降低無線連接復雜性的小組成員。

“降低無線連接的復雜性”是最近 NXP Connects 會議上的一個小組討論的主題，我們主持了 Google、HID Global、三星和 NXP 之間的小組討論。從藍牙到 Wi-Fi 6 和 5G，以及超寬帶 (UWB) 技術的出現，我們向專家組提問“您如何確定要使用哪些技術？您如何開發充分利用多種協議并確保共存的無線產品和解決方案？”

這是一個大問題，尤其是當您有許多技術要應對時，例如 Wi-Fi、藍牙、NFC、ZigBee、GNSS、LTE CAT-M1、NB-IoT、LoRa、SigFox。根據ResearchandMarkets 最近的一份報告，涵蓋這些技術的全球無線連接市場預計將從 2020 年的 690 億美元增長到 2025 年的 1411 億美元，復合年增長率為 15.4%。

推動這一行業增長的主要因素是智能基礎設施發展中對無線傳感器網絡的需求增加、互聯網滲透率顯著提高、物聯網 (IoT) 采用的增長、在家工作和虛擬辦公等趨勢的增加與 Covid-19 大流行相關的學習，以及物聯網應用中對低功耗廣域 (LPWA) 網絡的需求增加。無線傳感器、終端和連接設備的高功耗以及缺乏統一的通信標準成為無線連接市場的制約因素。

根據該報告，由于對節能解決方案的需求不斷增加、安全性增強以及對提高生活水平的持續需求，樓宇自動化最終用途在 2020 年的無線連接市場中占有第二大份額。以有線技術起步的樓宇自動化，如今隨著 ZigBee、Z-wave、EnOcean、Wi-Fi、Bluetooth Smart 等技術進入無線技術時代。節能意識的增強、嚴格的立法和建筑指令、眾多智能電網技術的推廣以及許多開放協議的可用性正在進一步推動該領域的增長。

支持 LPWAN 的芯片組預計將成為增長最快的
低功耗廣域網使用許可和非許可頻譜。SigFox 和 LoRa 是未授權頻譜中使用最廣泛的 LPWAN 技術，而 NB-IoT 和 LTE Cat-M1 是授權頻譜中使用最廣泛的兩種技術。極低的功耗和非視距通信能力使 LPWAN 技術成為工業物聯網應用的理想選擇。

LoRa 技術由 LoRa 聯盟開發和推廣。該聯盟是一個開放的非營利性協會，由多家公司發起，旨在標準化 LPWAN 技術。LoRa聯盟的創始成員包括Actility（法國）、Cisco（美國）、IBM（美國）、Semtech（美國）等領先的電信運營商。LoRa 是一種基于啁啾的擴頻技術，與 SigFox 相比，它使用更寬的帶寬并占用更廣的頻譜。因此，它更適合需要更高帶寬的應用。

支持 Wi-Fi 的芯片組在 2020 年引領市場銷量
Wi-Fi 仍然是消費電子和企業應用中最主要的無線連接技術之一。對視頻門鈴、恒溫器、照明解決方案、智能電視、冰箱、洗衣機和音樂系統等支持 Wi-Fi 的聯網家庭設備的需求正在增加。消費者不斷變化的生活方式（互聯生活）正在增加隨時隨地保持聯系的需求。Wi-Fi 在消費電子產品中的使用使用戶能夠控制設備。Wi-Fi 徹底改變了用戶與這些設備交互的方式。所有這些因素都在支持基于 Wi-Fi 技術的芯片組市場的增長。

印度、印度尼西亞和其他東南亞國家等新興經濟體中產階級人口中智能手機使用率的增加，正在推動基于 Wi-Fi 技術的連接設備市場的增長。

如何降低無線連接的復雜性

如本文前面所述，這是向 NXP Connects 小組提出的問題。小組成員是：

Boon Loong Ng，三星研究美國標準和移動創新實驗室的研究主任

Sanjay Noronha，Google Nest Wi-Fi 團隊的無線和網絡產品負責人

HID Global 高級副總裁兼首席技術官 Ramesh Songukrishnasamy

恩智浦執行副總裁兼安全與連接總經理 Rafael Sotomayor

在座談會上，我們詢問了他們對一些所需的決策、用例和趨勢的見解，或者他們認為現在真正熱門的東西。

Boon Loong Ng評論說：“我們相信 UWB 具有巨大的潛力，因為它能夠為智能設備提供空間感知和方向感測功能。當然，手機上有相當多的無線連接技術，因為它們根據應用程序和用例相互補充?！?/p>

“一項技術可能特別適合某種功能。但是現在很常見的是多種技術協同工作以帶來最佳的用戶體驗。例如，藍牙因其低功耗而適用于支持永遠在線的設備發現。發現之后，UWB 的空間感測和更精確的范圍和方向發現可以發揮作用。Wi-Fi 和 5G 將繼續發揮實現高吞吐量應用的作用?！?/p>

“就我們的長期愿景而言，為設備到設備應用啟用 UWB，例如我們為 Nearby Share 和 SmartThings Find 引入的應用，這只是一個開始。我們希望看到越來越多過去只能想象的用例和應用通過 UWB 變為現實?！?/p>

Ramesh Songukrishnasamy說：“HID 擁有廣泛的產品和解決方案組合，我們通過這些產品和解決方案為世界上的人、地方和事物提供可信的身份，我們對許多新技術感到非常興奮。如果我必須選擇與這個論壇更相關的一個，我會選擇超寬帶，UWB。與其他 RF 技術相比，UWB 可實現更高水平的定位精度以及更高的數據安全性。UWB 也不受射頻干擾，因此它可以在高流量環境中運行。這些功能將在各種用例中實現無縫的用戶體驗，例如在您的工作場所、醫院、酒店和家庭中進行免提訪問控制?！?/p>

由于其精細的測距能力，我們相信它將在消費產品和工業設置中啟用許多新的基于位置的服務和設備到設備的物聯網應用。由于 ASSA ABLOY 和 HID Global 是安全訪問和身份解決方案的全球領導者，我們對 UWB 技術在管理對物理和數字場所、事物和身份的訪問方面的潛力感到非常興奮?！?/p>

Sanjay Noronha提出了不同的觀點，尤其是在智能家居的背景下。他說：“人們談論‘智能家居’很有趣。我們更愿意將我們的使命視為我們如何幫助用戶，以及家庭如何幫助他們。我們正在努力提供強大的設備和服務組合，以實現這些創建有用之家的目標。為此，我們希望讓技術更好地協同工作?！?/p>

“當然，我們必須解決基本問題。您必須從整個家庭強大的 Wi-Fi 網絡開始。如今，這可以通過一個非常簡單的網格系統來實現。然后你必須看看像 15.4、BLE 這樣的低功耗技術，因為這種意識來自傳感器和其他電池供電的設備，這些設備的功耗至關重要，而我們知道我們無法通過 Wi-Fi 實現這一點?！?/p>

“一旦我們將所有這些東西聯系在一起，體驗就會由將所有這些技術聯系在一起的軟件提供。我們的觀點是，如果我們把工作做好，用戶甚至不必考慮技術是什么。他們應該對設置的簡單性、與家庭互動和獲取所需信息的便利性感到高興。這些信息應該在需要的時間和需要的地方準確地傳遞?！?/p>

“在谷歌，我們從用戶旅程開始：用戶想要做什么，他們想要了解他們的家是什么，以及他們的家能為他們做什么。然后我們開發架構、層和技術，我們與 NXP 等合作伙伴合作，將這些東西整合在一起。當我們看到我們的技術還不存在時，我們就會嘗試發明或采用它。我們可以通過我們的合作伙伴生態系統看到這方面的證據?！?/p>

與此同時，Rafael Sotomayor表示：“在今天的家庭中，看到 20 臺或更多聯網設備并不奇怪，我們知道這個數字將在未來幾年呈指數級增長。我說的是門鎖，燈，廚房用具之類的東西。如果你進入工業領域，這個清單會更長。它們中的每一個都有不同的要求、成本點、外形尺寸等。就技術而言，不一定有萬能的。而且不太可能出現贏家通吃的情況。這是一個分散的市場，很可能會保持分散?！?/p>

“為了迎接挑戰，像我們這樣的技術供應商必須提供全面的連接技術選項組合。我們必須簡化軟件——軟件是關鍵。這些是開放的生態系統，公司的產品必須相互交互。因此，通過良好的 SDK、參考應用程序和預集成來最大程度地減少軟件負擔至關重要?！?/p>

“簡化硬件復雜性也是如此。為了支持多種技術、多種天線、不同的功率配置、不同的 PCB 尺寸要求，我們必須提供共存技術，使各種技術能夠無縫、可靠、可預測地運行。然后我們必須記住，其中一些公司并不大，這些公司致力于物聯網和工業，因此我們必須提供支持靈活性，我們必須提供技術可訪問性。因此，能夠依賴像恩智浦這樣能夠通過端到端解決方案應對這些挑戰的技術供應商將大有幫助?！?/p>

審核編輯 黃昊宇