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物联网中的无线通信技术及共存方式

出处:上海润欣科技股份有限公司 发布于:2018-05-03 | 142 次阅读

讲到智能家居发展历史,我们就不得不提ZigBee技术,ZigBee是基于IEEE802.15.4标准,使用频段800Mhz/900Mhz/2.4G,因为成本低和其特有的跳跃式传输的特性被工业控制,被工业控制设备商广受欢迎。他从2001年面世以来,因其功耗低,传输距离长等优势,被广泛运用于物物连接,无线通信领域,我们可以认为ZigBee技术的诞生是物联网的萌芽状态,ZigBee在工业控制领域运用在这项技术诞生之初就得到了广泛运用,人们已经开始意识到简单的人物有线连接已经无法满足我们的实际需求,我们在实际运用场景中需要更多地物物无线连接和人物交互,我们可以认为这个是物联网的元时代。

2013年高通推出了业内第一颗WIFI低功耗SOC,彻底打破了人们对于物联网的认识,WIFI基于802.11协议,工作在2.4G/5G频段,因为其广域网接入能力的特性,使人们对物联网技术眼前一亮,同时基于我国健全的互联网技术发展能力,人们意识的借助于互联网和云概念,智能终端,我们可以更加方便的对万物进行连接,笔者以为这个是物联网1.0时代,WIFI连接带来的意义不仅仅是连接方式的改变,更是思维模式的变化,连接成为一个物理通讯方式,互联网成为精神支架。

近两年来物联网从萌芽到彷徨,再到现在被大家广泛认可,物联网WIFI连接起到了承上启下的作用,给设备制造商带来了希望,我们在欢欣雀跃的迎接这个变化,但是随着制造商对这个方向深入的发掘,有一个问题让制造商又不得不重新面对,如何解决功耗问题,诚然高通已经针对物联网市场特别优化了这颗SOC的功耗,但是因为WIFI的特性,功耗在传统低消耗技术并没有太多优势,比如Zigbee和蓝牙,人们又开始重新审视低功耗物理连

接的方式和优缺点,关于ZigBee开篇已经介绍过,关于蓝牙,其实是一个比ZigBee诞生更早的技术,基于IEEE 802.15.1协议,传输频道为2.4—2.485GHz,蓝牙从诞生出来就被广泛用在了无线通信技术,比如蓝牙耳机,蓝牙打印机等,近两年来随着智能穿戴技术的发展,蓝牙又被增加了新的活力。在物联网这个概念被广泛接受之前,蓝牙就一直就是WIFI的好朋友,作为WIFI的技术衍生,蓝牙发挥了很大的作用,比如在我们的移动笔记本或者智能手机中高端标配机型上,蓝牙和WIFI就一直并存在设备中。近两年AI音响的被市场广泛推出,给人们一个崭新的物联网交互方式,蓝牙又被赋予了新的活力。                   

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前面分别介绍物联网应用中的ZigBee,WIFI及蓝牙技术,而随着物联网连接需求的越来越广泛,物联网的各种领域蓬勃发展,比如智能家居,智能穿戴,智能汽车等市场的深入发展,人们越来越迫切的需要这三门技术的融合。虽然这三个技术都是物联网的三种通讯方式,但是所运用的场合并没有完全重叠,ZigBee被广泛运用在传感器等市场,WIFI运用在

非功耗严格要求等家电设备和网关上,蓝牙运用于智能穿戴及AI音响领域,这三种技术在实际物联网领域上起到了相互补充的作用,所以从运用场景上看这三个技术是相互衬托,那么对于物联网网关设备商问题就来了,既然有存在和融合的必要性,那么从技术上是否可以同时实现,答案当然是:可以但是有挑战。

上面已经介绍过,三个通讯方式会同时工作在一个频段,我们都知道在同一个频段无线通讯会相互干扰,这个困扰其实也会存在我们对这三个技术的融合中,我们在一开始的处理方式是这样,谁强则强,无序竞争,我们对这三个通讯方式的机制不加限制,因为在技术上有重传机制,蓝牙和ZigBee数据量校小,所以在某些运用领域上面,我们对融合这个概念只是简单地叠加,依托于重传极小数据量的工作特性,对三个技术不加限制,通过竞争来实现通讯,在实际设计中我们通常通过PCB布板隔离及天线摆放等方式去尽力规避干扰所带来的影响,润欣科技也基于WIFI和蓝牙共存及ZigBee的扩展接口上做了很多优秀的QFN低功耗网关模块。

但是随着终端设备越来越多,人们需要连接更多的设备,更远的距离及更高的吞吐量,同时AI音响技术的出现,人们对于网关设备审美观念越来越高,颜值也成为一个门槛,这也迫使设备制造商选择更小巧的的外线,所以在技术上更高增益的天线,更小的布板越来越成为趋势,在硬件上我们之前选择的对策已经越来越具有瓶颈,所以我们越来越迫切的要求在机制上改变无序竞争的工作状态,让有效协作带替代恶劣竞争。其实机制共存并不是一个陌生的技术,在上文中我们也有介绍手机和笔记本上,这项技术一直都有存在,但是主要存

在于终端中,但是在物联网市场,我们更关切网关部分的融合,我们有迫切的需求需要将终端的技术扩展到我们的网关端,所庆幸随着市场的预期发展,芯片厂家和更多地驱动开放者也逐渐完善了在网关部分的技术,我们只需要在硬件上做一些逻辑控制,这三个技术就能有效的实现在网关中。

硬件电路实现上我们设置三个通讯的优先级,WIFI通讯在无优先级或者BT/ZB优先级较高的情况下,我们就中断WIFI的工作,我们只需要通过GPIO口来分别表征各个通讯的优先级及通讯状态来对WIFI,ZigBee及蓝牙进行状态指示,通过时分来切分三个通讯方式。润欣代理的高通产品线就已经基于这三个共存率先量产了相关AP方案,我们也已经同步配合了一些客户,将这样的方案推出了市场,如下是润欣推出的基于高通的共存设计方案DK07,基本框图如下。

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    润欣科技简介

    上海润欣科技股份有限公司成立于2000年,2015年成功上市,是国内领先的IC产品授权分销商,分销的IC产品以通讯连接芯片、射频和功率放大芯片和传感器芯片为主。目前主要代理高通、AVX/京瓷、思佳讯、AAC等全球著名IC设计制造公司的IC产品,并拥有美的、共进电子、大疆创新等客户,是IC产业链中连接上下游的重要纽带。近年来,公司一直专注于无线通讯连接及传感技术的研发,形成了在智慧家电、无线城市、安防、指纹识别应用等多个领域的IC应用解决方案。

    润欣秉承“成为中国本土最优秀的半导体技术和增值服务提供商”的经营宗旨,坚守“以人为本、诚信服务、脚踏实地、尽力而为”的服务理念,广纳人才,致力于推动中国民族通讯基础材料产业的发展,维护本行业本国的利益,为客户提供高品质的芯片销售和专业技术服务。


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