低功耗無線技術(shù)助力智慧物流市場(chǎng)快速成長(zhǎng)

隨著電子商務(wù)的發(fā)展，物流快遞行業(yè)進(jìn)入了井噴期，而由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流行業(yè)的應(yīng)用，讓智慧物流系統(tǒng)開始進(jìn)入人們的視野。智慧物流以物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用為基礎(chǔ)，需要用到傳感網(wǎng)絡(luò)、通信模塊、人工智能和數(shù)據(jù)處理等各項(xiàng)技術(shù)。

在通信模塊中，無線技術(shù)使用最為廣泛，在不久前<電子發(fā)燒友網(wǎng)>舉辦的2020智能物流硬件解決方案研討會(huì)上，上海磐啟微電子市場(chǎng)總監(jiān)周銳帶來了主題為《無線通信技術(shù)如何助力物流領(lǐng)域的發(fā)展》的分享。他主要介紹了智慧物流中常常會(huì)用到的部分室內(nèi)和室外，以及室內(nèi)到室外場(chǎng)景中的解決方案，涉及到了低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)(LPWAN)、電子貨架標(biāo)簽，以及高精度室內(nèi)定位相關(guān)技術(shù)和解決方案。

圖：上海磐啟微電子市場(chǎng)總監(jiān)周銳。

低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)研究機(jī)構(gòu)IoT Analytics今年1月份發(fā)布的《2020-2025年LPWAN市場(chǎng)報(bào)告》，低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)的連接數(shù)從2018年的1.1億，增長(zhǎng)到了2019年的2.31億，市場(chǎng)增長(zhǎng)率110%，亞太地區(qū)是全世界最多應(yīng)用低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的地區(qū)，目前其主要應(yīng)用領(lǐng)域仍然是公共事業(yè)。

在低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)中，主要分為授權(quán)頻段（蜂窩）和非授權(quán)頻段（自組網(wǎng)）兩類。其中在國(guó)內(nèi)，授權(quán)頻段的主要市場(chǎng)推動(dòng)者是中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通和華為等企業(yè)，芯片供應(yīng)商主要有高通、聯(lián)發(fā)科技、紫光展銳、海思、中興、移芯通信、諾領(lǐng)科技等。非授權(quán)頻段的主要市場(chǎng)推動(dòng)者為阿里巴巴、騰訊、中興等企業(yè)，芯片供應(yīng)商主要有兩類，一類是LoRa芯片供應(yīng)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(yīng)商磐啟等。

圖1：低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。

在周銳看來，非授權(quán)頻段的低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)更具優(yōu)勢(shì)，他拿Chirp-IoT技術(shù)舉例說，該技術(shù)具有六大優(yōu)勢(shì)，一是極低的功耗，待機(jī)功耗僅為NB-IoT的十分之一，電池壽命長(zhǎng)達(dá)10年；二是數(shù)據(jù)私有，無需上傳到公有網(wǎng)絡(luò)；三是非蜂窩網(wǎng)絡(luò)，可以自組網(wǎng)，不需要運(yùn)營(yíng)商的支持；四是有效覆蓋，可以覆蓋偏遠(yuǎn)地區(qū)、室內(nèi)和地下室等公網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)盲區(qū)；五是小尺寸，便于物聯(lián)網(wǎng)傳感器系統(tǒng)等的集成；六是簡(jiǎn)易部署，需要的網(wǎng)絡(luò)基站數(shù)量少，而且基站部署簡(jiǎn)易。

他還介紹了低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)在電網(wǎng)、手機(jī)，以及智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。

電子貨架標(biāo)簽

電子貨架標(biāo)簽（Electronic Shelf Label，ESL）是一種帶有信息收發(fā)功能的電子顯示裝置，可以顯示文本、數(shù)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(jià)格信息的電子類標(biāo)簽。

據(jù)市場(chǎng)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，2018年中國(guó)連鎖超市100強(qiáng)門店數(shù)量增長(zhǎng)到10.15萬家，電子標(biāo)簽在國(guó)內(nèi)百?gòu)?qiáng)超市滲透率提高到20%，電子價(jià)簽市場(chǎng)規(guī)模超過300億元。中國(guó)電子貨架標(biāo)簽硬件市場(chǎng)空間有望在未來5年超過1000億元。

另據(jù)MarketsandMarkets，電子貨架標(biāo)簽市場(chǎng)2023年將達(dá)140億美元。2017至2023年間，市場(chǎng)還將以23.98%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，且亞太地區(qū)將成為快速發(fā)展地區(qū)之一，市場(chǎng)潛力巨大。

圖2：電子貨架標(biāo)簽系統(tǒng)組成。

電子貨架標(biāo)簽系統(tǒng)通常采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一般來說，標(biāo)簽和網(wǎng)關(guān)之間首次綁定需要安全認(rèn)證；每個(gè)網(wǎng)關(guān)的覆蓋半徑在20~30米左右；每個(gè)網(wǎng)關(guān)下面可以連接1000~1500個(gè)標(biāo)簽；可以根據(jù)場(chǎng)景的面積和商品個(gè)數(shù)來決定布置網(wǎng)關(guān)和標(biāo)簽的數(shù)量。

圖3：電子貨架標(biāo)簽硬件系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

據(jù)周銳介紹，基于磐啟PAN188 2.4GHz私有協(xié)議的專用SoC電子貨架標(biāo)簽解決方案可以支持自動(dòng)入網(wǎng)，也就是說當(dāng)把標(biāo)簽從連接的網(wǎng)關(guān)附近拿走，標(biāo)簽就會(huì)自動(dòng)退網(wǎng)，當(dāng)把標(biāo)簽?zāi)玫搅硪粋€(gè)網(wǎng)關(guān)附近時(shí)，標(biāo)簽會(huì)自動(dòng)連接到信號(hào)較強(qiáng)的網(wǎng)關(guān)。

當(dāng)然，他也指出，其實(shí)整個(gè)價(jià)格標(biāo)簽系統(tǒng)的無線環(huán)境會(huì)存在很多干擾，比如說，來自同一網(wǎng)關(guān)的其他標(biāo)簽的干擾；來自其他網(wǎng)關(guān)上的網(wǎng)關(guān)和標(biāo)簽的干擾；以及來自無線環(huán)境中的路由器和手機(jī)等設(shè)備產(chǎn)生的WiFi隨機(jī)干擾等等。在設(shè)計(jì)電子貨架標(biāo)簽硬件系統(tǒng)時(shí)必須要考慮，并注意規(guī)避。

據(jù)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(dá)5~8年（與刷新頻次有關(guān)）。磐啟的ESL系統(tǒng)具有業(yè)界領(lǐng)先的性能及性價(jià)比，且支持自動(dòng)入網(wǎng)，非常適用于商超、倉(cāng)庫、會(huì)議室管理等應(yīng)用場(chǎng)合。

高精度室內(nèi)定位

據(jù)Market&Markets的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，未來幾年，室內(nèi)定位的全球市場(chǎng)將以42.0％的年復(fù)合成長(zhǎng)率增長(zhǎng)，市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)從2017年的71億1000萬美元擴(kuò)大到2022年的409億9000萬美元。特別是以蘋果為代表的手機(jī)企業(yè)將高精度定位系統(tǒng)引入手機(jī)生態(tài)系統(tǒng)后，原本TO B 的商業(yè)模式將快速過度到TO C的市場(chǎng)，這必將引起新一輪市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)。

圖4：室內(nèi)技術(shù)定位技術(shù)參數(shù)對(duì)比。

在全球定位技術(shù)方面，GPS技術(shù)應(yīng)用最為成熟也最為廣泛，但它不支持室內(nèi)定位。目前室內(nèi)定位的常用技術(shù)有RFID、紅外線、藍(lán)牙Beacon、ZigBee、Wi-Fi、UWB超寬帶技術(shù)、BLE-AOA等技術(shù)。這些技術(shù)都各有其自身的特點(diǎn)，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(lán)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(hù)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(dá)0.1到0.5，但其功耗高、建設(shè)成本和維護(hù)成本都很高。

不過藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟在2019年推出的低功耗藍(lán)牙核心規(guī)范BLE 5.1中，加入了AOA/AOD測(cè)向功能，打開了藍(lán)牙精確室內(nèi)定位市場(chǎng)的新局面。使用AOA技術(shù)后，藍(lán)牙的室內(nèi)定位精度可達(dá)0.3~1米，覆蓋范圍廣，保密性好、穿透性也好、功耗低、維護(hù)成本也低。

周銳介紹說，磐啟推出了基于藍(lán)牙AOA高精度室內(nèi)定位全套解決方案。他還分享了藍(lán)牙AOA高精度室內(nèi)定位技術(shù)在工廠中的應(yīng)用，比如可以用來實(shí)時(shí)記錄人員的運(yùn)動(dòng)軌跡；設(shè)置工位區(qū)域；離開超時(shí)會(huì)報(bào)警；實(shí)時(shí)清點(diǎn)人數(shù)；工位考勤；人員求助等等。此外，他還介紹了藍(lán)牙AOA技術(shù)在超市和醫(yī)院等使用場(chǎng)景中的應(yīng)用。