无线室内追踪技术、下一代Wi-Fi 6标准以及LPWAN协议,三大新兴无线连接应用发展趋势将为行业带来转变

2020-02-11 Silicon Labs

本篇“2020新春展望”系列文章将聚焦于“无线连接应用的发展趋势”,并特别点出三大新兴无线标准将为行业带来哪些转变。Silicon Labs(亦称“芯科科技”)高级副总裁兼首席戰略官Daniel Cooley认为更多的无线创新技术将从2020年度起扮演关键角色,而成为市场主流,包括无线室内追踪技术、下一代Wi-Fi 6标准以及LPWAN协议。

现今的家庭和工作生活、商业、工业以及交通都与连接上网息息有关。在过去的十年中,物联网(IoT)影响我们的生活并改变了产业。我们预计从2020年起,更多的无线创新技术将展现它们存在的价值。

目前有三种无线技术令人感到雀跃兴奋,这些无线技术可望改善我们找寻和跟踪事物的方式,以及在我们的房屋、办公室和公共空间中分享和传输数据;并为智慧城市,工厂和农业提供远程连接。我们仔细研究无线室内跟踪技术后发现,下一代Wi-Fi 6标准,以及LPWAN协议将成为今年的主流。

蓝牙位置服务

在物联网兴起之前,技术公司长期以来一直尝试解决“我的东西在哪里”的问题。虽然可以使用全球定位系统(GPS)技术来定位和跟踪某些设备(例如智能手机),但GPS通常昂贵且耗电,必须在户外使用以接收卫星信号。使用GPS进行室内位置跟踪不是一项可行的选择。直到最近,设备制造商仍一直在使用RFID和蓝牙信标等技术解决室内定位服务问题,从而实现精确的定位服务。 今年,我们看到室内跟踪和定位服务方面有两项重大创新已经获得青睐:蓝牙5.1规格和超宽带(UWB)无线电导入的到达角(AoA)和离开角(AoD)方向监测技术。两种无线技术都已集成到智慧手机中。自2010年代初以来,移动电话就已成为蓝牙LE无线电标准功能,领先的智能手机制造商已将UWB无线电添加到其最新型号中,例如Apple在iPhone 11和11 Pro中都加入了UWB无线电。 从历史上来看,当一项新技术进入智能手机生态系统时,会出现两个趋势:成本和功耗急剧下降。我们将在最新的智能手机中看到具备AoX和UWB这两种集成的技术。消费者将能够以前所未有的方式使用智能手机精确地定位事物。例如,用户可以查寻手机,钥匙扣以及跟踪标签的确切位置。

 

同样的跟踪技术可以同时并入本身的嵌入式基础架构。例如,AoX和UWB可用于创建资产管理和跟踪系统以便在仓库中定位包裹。现在是将类似GPS的跟踪功能导入室内应用的时机了。随着蓝牙AoX和UWB跟踪技术在今年可以无所不在时,您将不必花更多时间来找寻您的物品。

 

 Wi-Fi 6:下一代无线标准Wi-Fi 6,也称为IEEE 802.11ax,是Wi-Fi标准20年持续创新历程中的一个重要里程碑。该标准建立在802.11ac优势的基础上,同时还提高了效率,灵活性和可扩展性,为下一代应用进一步提升现有和新网络的速度和容量。 IEEE提出的Wi-Fi 6标准,可提升高速千兆位(Gigabit)以太无线网络的性能和多功能性,以及授权无线电的可靠性和可预测性。Wi-Fi联盟已将无线标准重新命名,并做为命名的参考。以往的Wi-Fi版本是根据IEEE标准命名法来标记的,但是这种方法使消费者感到困惑。进一步而言,以下是Wi-Fi“解碼环”:

 

Wi-Fi 4 = IEEE 802.11n

Wi-Fi 5 = IEEE 802.11ac

Wi-Fi 6 = IEEE 802.11ax

 

 Wi-Fi 6是首款开发的短程无线标准,旨在将高密度设备嵌入规范。以前的Wi-Fi版本着重在速度和性能,将Wi-Fi 5(802.11ax)视为子弹列车,数据可以快速移动,但是轨道上却不能同时行驶多辆高速列车。 Wi-Fi 6从头开始构建时就考虑了设备密度。该标准除了支持提高原始数据传输能力的各项功能外,还支持一系列针对密度、电池寿命和无线范围的新功能,如下表所示。

 

 

 


LPWAN的长期发展蜂窝技术已开始从智能手机迁移到IoT,这是低功耗广域网(LPWAN)连接的可行选择。包括Nordic Semiconductor,Qualcomm,Sequans Communications和Sony(Altair)在内的数家半导体供货商都在发布支持NB-IoT和LTE-M(也称为CAT-M1)蜂窝标准的芯片组产品;同时,许多有兴趣的新创公司(如Riot Micro)也正进入蜂窝物联网市场。 

对于要求电池寿命长,LTE可靠性和低延迟特性的LPWAN应用而言,LTE-M是一个不错的选择。LTE-M还与现有LTE网络兼容,未来将与5G技术共存。在 sub-GHz频段运行的同级非蜂窝LPWAN技术已开始成为主流,例如LoRaWAN(运行在Semtech的LoRa RF平台,由LoRa联盟管理的协议)。亚马逊最近发布的LPWAN选项将在今年受到密切关注,该选项是亚马逊的900 MHz Sidewalk协议,旨在连接传感器,灯泡,跟踪器(用于物品和宠物)以及其他远程IoT设备。 

物联网设备制造商在部署较低成本的LPWAN时可以有多种选择,可在开发远程,低数据速率,低功耗应用产品时,快速增进开发人员的经验。藉由运行在sub-GHz频段或授权的蜂窝频谱上,且维持在相对较低的资料带宽下(每则讯息仅需数十位),LPWAN可以达到数十公里范围内的距离,此覆盖更广的范围可达到物联网和机器对机器(M2M)所需的通信功能,为智能城市、楼宇和家庭自动化以及工业物联网提供更广泛的应用。 

根据ON World的预测,直至2025年, LPWAN服务预计将达到750亿美元,将为全球30多种不同的市场应用领域提供广泛的服务。LPWAN技术现正导入运输领域,例如涵盖长途运输的卡车到可任意停靠的电动踏板车;城市基础设施,如停车收费表以及煤气和水表;以及智能农业应用,包括精准农业和牲畜监测。 

随着今年市场上众多新兴无线技术选项的出现,联网设备制造商将继续推动物联网的创新,而全球各地的消费端使用者将是最终的受益者。


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