物聯(lián)網(wǎng)中的無線通信技術(shù)的開端,革新,拓展,融合,共存!

無線的開端

講到智能家居發(fā)展歷史，我們就不得不提ZigBee技術(shù)，ZigBee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，使用頻段800Mhz/900Mhz/2.4G，因為成本低和其特有的跳躍式傳輸?shù)奶匦员?a href="http://www.wenjunhu.com/v/tag/204/" target="_blank">工業(yè)控制，被工業(yè)控制設(shè)備商廣受歡迎。

它從2001年面世以來，因其功耗低、傳輸距離長等優(yōu)勢被廣泛運用于物物連接、無線通信領(lǐng)域，我們可以認(rèn)為ZigBee技術(shù)的誕生是物聯(lián)網(wǎng)的萌芽狀態(tài)，ZigBee在工業(yè)控制領(lǐng)域運用在這項技術(shù)誕生之初就得到了廣泛運用，人們開始意識到簡單的人物有線連接已經(jīng)無法滿足我們的實際需求，我們在實際運用場景中需要更多地物物無線連接和人物交互，我們可以認(rèn)為這個是物聯(lián)網(wǎng)的元時代。

無線的革新

2013年高通推出了業(yè)內(nèi)第一顆WIFI低功耗SOC，徹底打破了人們對于物聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)識。WIFI基于802.11協(xié)議，工作在2.4G/5G頻段，因為其廣域網(wǎng)接入能力的特性，使人們對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)眼前一亮。

同時基于我國健全的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展能力，人們意識的借助于互聯(lián)網(wǎng)和云概念，智能終端，我們可以更加方便的對萬物進(jìn)行連接。筆者認(rèn)為這個是物聯(lián)網(wǎng)1.0時代，WIFI連接帶來的意義不僅僅是連接方式的改變，更是思維模式的變化，連接成為一個物理通訊方式，互聯(lián)網(wǎng)成為精神支架。

近兩年來物聯(lián)網(wǎng)從萌芽到彷徨，到現(xiàn)在被大家廣泛認(rèn)可，物聯(lián)網(wǎng)WIFI連接起到了承上啟下的作用，給設(shè)備制造商帶來了希望，我們在歡欣雀躍的迎接這個變化，但是隨著制造商對這個方向深入的發(fā)掘，有一個問題讓制造商又不得不重新面對，那就是WIFI的功耗問題。

無線的拓展

誠然高通已經(jīng)針對物聯(lián)網(wǎng)市場特別優(yōu)化了這顆SOC的功耗，但是因為WIFI的特性，功耗在傳統(tǒng)低消耗技術(shù)并沒有太多優(yōu)勢。比如Zigbee和藍(lán)牙，人們又開始重新審視低功耗物理連接的方式和優(yōu)缺點。

關(guān)于ZigBee開篇已經(jīng)介紹過，關(guān)于藍(lán)牙，其實是一個比ZigBee誕生更早的技術(shù)，基于IEEE 802.15.1協(xié)議，傳輸頻道為2.4—2.485GHz，藍(lán)牙從誕生出來就被廣泛用在了無線通信技術(shù)，比如藍(lán)牙耳機、藍(lán)牙打印機等，近兩年來隨著智能穿戴技術(shù)的發(fā)展，藍(lán)牙又被增加了新的活力。在物聯(lián)網(wǎng)這個概念被廣泛接受之前，藍(lán)牙就一直就是WIFI的好朋友，作為WIFI的技術(shù)衍生，藍(lán)牙發(fā)揮了很大的作用，比如在我們的移動筆記本或者智能手機中高端標(biāo)配機型上，藍(lán)牙和WIFI就一直并存在設(shè)備中。近兩年AI音響的被市場廣泛推出，給人們一個嶄新的物聯(lián)網(wǎng)交互方式，藍(lán)牙又被賦予新的活力。

無線的融合

前面分別介紹物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的ZigBee、WIFI及藍(lán)牙技術(shù)，而隨著物聯(lián)網(wǎng)連接需求的越來越廣泛，物聯(lián)網(wǎng)的各種領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，比如智能家居、智能穿戴、智能汽車等市場的深入發(fā)展，人們越來越迫切的需要這三門技術(shù)的融合。

雖然這三個技術(shù)都是物聯(lián)網(wǎng)的三種通訊方式，但是所運用的場合并沒有完全重疊，ZigBee被廣泛運用在傳感器等市場，WIFI運用在非功耗嚴(yán)格要求等家電設(shè)備和網(wǎng)關(guān)上，藍(lán)牙運用于智能穿戴及AI音響領(lǐng)域，這三種技術(shù)在實際物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域上起到了相互補充的作用，所以從運用場景上看這三個技術(shù)是相互襯托，那么對于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備商問題就來了，既然有存在和融合的必要性，那么從技術(shù)上是否可以同時實現(xiàn)，答案當(dāng)然是：可以但是有挑戰(zhàn)。

上面已經(jīng)介紹過，三個通訊方式會同時工作在一個頻段，我們都知道在同一個頻段無線通訊會相互干擾，這個困擾其實也會存在我們對這三個技術(shù)的融合中，我們在一開始的處理方式是這樣，誰強則強，無序競爭，我們對這三個通訊方式的機制不加限制，因為在技術(shù)上有重傳機制，藍(lán)牙和ZigBee數(shù)據(jù)量校小，所以在某些運用領(lǐng)域上面，我們對融合這個概念只是簡單地疊加，依托于重傳極小數(shù)據(jù)量的工作特性，對三個技術(shù)不加限制，通過競爭來實現(xiàn)通訊，在實際設(shè)計中我們通常通過PCB布板隔離及天線擺放等方式去盡力規(guī)避干擾所帶來的影響，潤欣科技也基于WIFI和藍(lán)牙共存及ZigBee的擴(kuò)展接口上做了很多優(yōu)秀的QFN低功耗網(wǎng)關(guān)模塊。

無線的共存

隨著終端設(shè)備越來越多，人們需要連接更多的設(shè)備，更遠(yuǎn)的距離及更高的吞吐量，同時AI音響技術(shù)的出現(xiàn)，人們對于網(wǎng)關(guān)設(shè)備審美觀念越來越高，顏值也成為一個門檻，這也迫使設(shè)備制造商選擇更小巧的的外線，所以在技術(shù)上更高增益的天線，更小的布板越來越成為趨勢，在硬件上我們之前選擇的對策已經(jīng)越來越具有瓶頸，所以我們越來越迫切的要求在機制上改變無序競爭的工作狀態(tài)，讓有效協(xié)作帶替代惡劣競爭。

其實機制共存并不是一個陌生的技術(shù)，在上文中我們也有介紹手機和筆記本上，這項技術(shù)一直都有存在，但是主要存在于終端中，但是在物聯(lián)網(wǎng)市場，我們更關(guān)切網(wǎng)關(guān)部分的融合，我們有迫切的需求需要將終端的技術(shù)擴(kuò)展到我們的網(wǎng)關(guān)端，所慶幸隨著市場的預(yù)期發(fā)展，芯片廠家和更多地驅(qū)動開放者也逐漸完善了在網(wǎng)關(guān)部分的技術(shù)，我們只需要在硬件上做一些邏輯控制，這三個技術(shù)就能有效的實現(xiàn)在網(wǎng)關(guān)中。

硬件電路實現(xiàn)上我們設(shè)置三個通訊的優(yōu)先級，WIFI通訊在無優(yōu)先級或者BT/ZB優(yōu)先級較高的情況下，我們就中斷WIFI的工作，我們只需通過GPIO口來分別表征各個通訊的優(yōu)先級及通訊狀態(tài)來對WIFI，ZigBee及藍(lán)牙進(jìn)行狀態(tài)指示，通過時分來切分三個通訊方式。潤欣代理的高通產(chǎn)品線已經(jīng)基于這三個共存率先量產(chǎn)了相關(guān)AP方案，我們也已同步配合了一些客戶將這樣的方案推出市場，如下是潤欣推出的基于高通的共存設(shè)計方案DK07，基本框圖如下：