從單打獨斗到組團打怪,無線技術(shù)將加速物聯(lián)網(wǎng)落地
從物聯(lián)網(wǎng)成為一個“熱詞”的那天起,無線技術(shù)也就跟著熱鬧了起來。無論是“老司機”還是新勢力,各種無線技術(shù)都想在物聯(lián)網(wǎng)的版圖中找到自己安身立命的位置。也正因為此,無線技術(shù)彼此之間的明爭暗斗,從沒有消停過。在鞏固自己傳統(tǒng)的根據(jù)地,構(gòu)筑技術(shù)和市場壁壘的同時,各個無線技術(shù)也都在嘗試著向別人的地盤滲透,同時也在尋找時機開辟新的戰(zhàn)線。
不過如果仔細觀察,會發(fā)現(xiàn)這兩年無線技術(shù)之間的關(guān)系開始有了一些微妙的變化——在很多應(yīng)用場景中,各個無線技術(shù)之間不再是非此即彼的對決,而是結(jié)成了你中有我的“合體”,仔細品,這種轉(zhuǎn)變確實有點意思。
優(yōu)化體驗
有些無線標(biāo)準(zhǔn)之間,原先是有比較清晰的技術(shù)和應(yīng)用區(qū)隔的。比如RFID(射頻識別)技術(shù)按照工作頻率可以分為三種,即工作于125至135kHz頻段的低頻(LF)技術(shù)、工作于13.56MHz的高頻(HF)技術(shù),以及使用865至955MHz頻段(有些包括2.4GHz頻段)的超高頻(UHF)技術(shù)。這三種RFID技術(shù)之間,由于特性不同,各自有明確的應(yīng)用定位,比如HF技術(shù)多用于訪問/門禁控制,而UHF技術(shù)則是通信距離更長的物流管理、工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的最愛。
按照這樣的劃分,地鐵閘機應(yīng)該是HF技術(shù)的勢力范圍,而且隨著NFC手機的普及,手機可以模擬作為乘車憑據(jù)的HF交通卡的功能,實現(xiàn)刷手機坐地跌,十分便利。但是這樣的方案在實際應(yīng)用中還是會遇到麻煩,比如在通勤高峰時期大家不得不排隊刷卡過閘機,因為用戶需要在閘機處出示卡片(或手機),等待讀卡器確認憑據(jù)有效后,閘門才會打開放行,這樣即使一個人只需幾秒鐘,總的等候的時間還是會令人不快。
為了解決這一痛點,“雙頻卡”的方案被提了出來。這種方案就是在一張卡片中同時集成HF和UHF兩種技術(shù),在地鐵閘機口可以專門設(shè)置一個雙頻卡的“快速通道”,這個通道的閘門平時是常開的,閘機會通過UHF長距離檢測乘客卡片中的憑據(jù),如果憑據(jù)有效則直接放行,乘客無需動手刷卡即可直接通過閘機。閘機只有在無法檢測到有效憑據(jù)時才會關(guān)閉,限制相應(yīng)用戶的通行。這樣一來,地鐵閘機的吞吐量會大大提上,用戶的體驗也會大大改善。
可以說,正是出于優(yōu)化用戶體驗的目的,讓兩個本是平行線般、基本無交集的無線技術(shù)在一個方案中完成了“合體”。
取長補短
推動不同無線技術(shù)“聯(lián)手”的另一個原因,就是“取長補短”的需要。因為人們逐漸意識到,沒有一個可以通吃天下的完美無線技術(shù),大家彼此各有短長,只有取長補短,優(yōu)勢互補,才能打造一個完美的解決方案。在這方面,當(dāng)下很熱門的UWB標(biāo)簽應(yīng)用就是一個典型案例。
大家都知道,在疫情肆虐的大背景下,保持適當(dāng)?shù)纳缃痪嚯x是必要的,但距離是否足夠遠,如果僅憑用戶的目測顯然不靠譜,因此人們就考慮將基于UWB的電子標(biāo)簽帶在身上,利用UWB精準(zhǔn)測距的能力,當(dāng)兩個標(biāo)簽之間的距離小于預(yù)設(shè)值時,就會觸發(fā)報警提醒用戶。
盡管在測距方面,BLE低功耗藍牙也是一個技術(shù)選項,不過由于藍牙使用接收信號強度指示(RSSI)技術(shù)來預(yù)測距離,限制因素多,測量的精度不足;而UWB則可以實現(xiàn)精度達+/- 10cm的安全距離測量性能。
但是在這種電子標(biāo)簽的應(yīng)用中,如果UWB一直處于開啟的工作狀態(tài),功耗可能會成為一個問題,這將影響電池供電的電子標(biāo)簽的續(xù)航能力。因此開發(fā)者給出的最終解決方案就是,在電子標(biāo)簽中將BLE和UWB技術(shù)整合在一起。一般狀態(tài)下,設(shè)備只開啟BLE功能連續(xù)掃描(或?qū)ふ?其他標(biāo)簽設(shè)備,當(dāng)BLE功能發(fā)現(xiàn)在給定距離內(nèi)存在相關(guān)的設(shè)備時,才會喚醒UWB功能開始精確測距。
圖1:通過BLE掃描,當(dāng)兩個標(biāo)簽設(shè)備進入給定距離內(nèi),UWB功能被喚醒
圖2:當(dāng)兩個標(biāo)簽設(shè)備繼續(xù)靠近,UWB檢測到兩者之間的距離小于社交距離限制時,觸發(fā)報警
這樣一來BLE的低功耗特性與UWB的精準(zhǔn)測距特性兩者實現(xiàn)了優(yōu)勢互補,這樣的“BLE+UWB”組合,在門禁管理、物品追蹤定位等很多測距、定位應(yīng)用中也成了主流的架構(gòu)。
功能整合
隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,有些應(yīng)用場景變得越來越復(fù)雜,這時依靠單一的無線技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)就顯得難以勝任了。比如在資產(chǎn)追蹤和物流管理中,可能會存在兩種典型的場景:
·一種場景是在監(jiān)測對象大范圍移動過程中實時采集數(shù)據(jù),這時就需要通過LPWAN這類廣域無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行追蹤,有時還需要輔以GPS等衛(wèi)星定位提供更精確的地理信息;
·另一種場景就是在一定范圍內(nèi)、近距離地進行貨物盤點和數(shù)據(jù)收集,這時無線局域網(wǎng)技術(shù)就更能發(fā)揮出其優(yōu)勢了。
也就是說,想要滿足這樣一個應(yīng)用所需,就需要建立一個同時支持廣域無線網(wǎng)絡(luò)和低功耗無線局域網(wǎng)的組合技術(shù)平臺。而且需要這種整合多種無線功能的應(yīng)用,也會越來越多。
好消息是,這樣的技術(shù)平臺已經(jīng)出現(xiàn)了。比如安富利推出的整合了LTE-M/NB-IoT、藍牙5.2和GPS多種無線技術(shù)的AVT9152模塊。該模塊在一個僅26mm x 28mm的小型化封裝中集成了兩個來自Nordic Semiconductor公司的關(guān)鍵器件:一個是集成有LTE-M/NB-IoT調(diào)制解調(diào)器和GPS功能的nRF9160低功耗SiP,另一個是支持2.4GHz多協(xié)議無線電(包括藍牙5、ANT™、Thread、Zigbee、IEEE 802.15.4和專有的2.4GHz RF協(xié)議)的nRF52840無線SoC,這樣的“全家桶“型的技術(shù)平臺,無疑會在物流和資產(chǎn)跟蹤、自動售貨機、自助服務(wù)終端、樓宇自動化等領(lǐng)域,為開發(fā)者提供更廣闊的發(fā)揮空間。
圖3:安富利的AVT9152模塊
從上面的幾個案例中可以看出,無論讓不同的無線技術(shù)“在一起”的最初動機是什么,其結(jié)果都是形成了一個更完整或更優(yōu)化的解決方案,去滿足日益發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的需要。
如果將無線技術(shù)打拼的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域看成是一個“江湖”,以前不同的無線技術(shù)為了彰顯自己的實力,確立自身的江湖地位,更偏向于通過單打獨斗去積累“戰(zhàn)斗力”和“經(jīng)驗值”,而現(xiàn)在經(jīng)過多年的市場磨礪,整合多種無線技術(shù)、“組團打怪”的思路正在被越來越多的開發(fā)者所接受,這種變化也預(yù)示著物聯(lián)網(wǎng)正在進入一個更加成熟的新階段。