物聯(lián)網中的工業(yè)無線標準

1 IIoT對無線連接的要求

在工業(yè)物聯(lián)網（IIoT）應用中有三種通用類型的無線網絡：（1）由客戶開發(fā)、實施和維護的專有網絡；（2）由客戶部署和維護的基于標準的無線網絡；（3）客戶以付費形式接入的現(xiàn)有蜂窩物聯(lián)網（IoT）網絡，例如LTE-M或NB-IoT。蜂窩物聯(lián)網網絡是工業(yè)物聯(lián)網應用的一個理想選擇，例如應用在跨越遠距離和大區(qū)域（如城市、州/省甚至全國范圍）內的資產跟蹤。

在為工業(yè)物聯(lián)網應用選擇通信網絡時，客戶必須考慮各種技術和成本因素。對于許多客戶而言，這些考慮因素將繼續(xù)推動他們使用專有的或基于標準的無線網絡來構建和維護他們自己的網絡。我們預測，在可預見的將來，這些網絡還將與蜂窩技術共存。盡管5G在工業(yè)物聯(lián)網方面具有廣闊的應用前景，但現(xiàn)有的無線技術可以為僅需要低數(shù)據速率的機器對機器（M2M）和機器對云端應用提供可擴展且經濟高效的連接。

Silicon Labs副總裁兼物聯(lián)網工業(yè)和商業(yè)產品總經理 Ross Sabolcik

2 看好哪類無線通信標準

Silicon Labs的無線物聯(lián)網解決方案廣泛支持多樣化的無線協(xié)議，包括Zigbee、Thread、藍牙mesh、低功耗藍牙、Wi-Fi、Z-Wave和專有協(xié)議等。我們?yōu)槲锫?lián)網應用提供了豐富的器件組合，包括無線SoC和模塊、微控制器和傳感器，使客戶能夠構建完整的系統(tǒng)，來監(jiān)測環(huán)境變化、在本地處理數(shù)據，并使用無線技術將數(shù)據傳輸?shù)皆贫诉M行分析。我們的客戶和合作伙伴還可以使用我們的射頻產品，來實現(xiàn)Wireless M-Bus、Wi-SUN、ISA-100和WirelessHART等更多的無線通信協(xié)議，以滿足特定的工業(yè)應用需求。

作為Silicon Labs的關鍵差異化要素之一，我們?yōu)楣I(yè)物聯(lián)網提供了不偏不倚的無線連接。Silicon Labs為客戶提供了前所未有的靈活性，使他們可以從多種可選的無線協(xié)議中選擇任何一種，這是因為我們的無線器件是在一個可支持多種標準和專有協(xié)議的通用的、可擴展的平臺上構建的。針對工業(yè)物聯(lián)網，Silicon Labs提供了靈活的連接技術選擇，包括能夠在2.4 GHz運行各種領先的、基于標準的協(xié)議，以及大部分在1 GHz以下運行的專有協(xié)議，所有這些功能都可以集成在同一個無線系統(tǒng)級芯片（SoC）器件上。

Silicon Labs的無線器件還支持多協(xié)議操作，允許連接器件在運行時在不同的協(xié)議之間進行動態(tài)切換，從而為應用開發(fā)人員設計具有出色互通性和連接性的設備提供了巨大的發(fā)揮空間。在同一個無線器件中支持多協(xié)議連接，使客戶能夠連接到不同的異構網絡，或隨著無線標準的不斷發(fā)展演進而對其網絡進行現(xiàn)場升級。我們?yōu)闊o線硬件和軟件開發(fā)了平臺化方法，還使客戶能夠在多樣化的通信網絡中充分利用其投資。這項功能支持客戶將產品部署到當今細分化的工業(yè)物聯(lián)網市場中，并在生態(tài)系統(tǒng)繼續(xù)演進發(fā)展的同時實現(xiàn)互聯(lián)互通最大化。

工業(yè)物聯(lián)網涉及數(shù)量眾多、各自不同的應用和市場。Silicon Labs將關注點放在了樓宇自動化、智能照明、智能表計、資產管理和其他類似的工業(yè)物聯(lián)網應用上，它們需要基于標準的和專有的低功耗無線連接。為滿足這些應用需求，Silicon Labs提供了不同硬件集成度和連接技術的各種無線SoC和模塊器件，以增強整個系統(tǒng)的集成，并幫助開發(fā)人員降低系統(tǒng)成本和復雜性。

3 Silicon Labs的解決方案

3.1 Wireless Gecko Series 2平臺（無線SoC芯片和模塊）：Silicon Labs的新一代Series 2 Wireless Gecko產品組合設計旨在使物聯(lián)網產品更加強大、高效和可靠?；赪ireless Gecko產品組合已經過驗證的射頻和多協(xié)議能力，Series 2提供了一個通用的、可擴展的物聯(lián)網連接平臺和小型化的無線SoC，這些芯片具有專用的安全防護內核和片上射頻；相比競爭性解決方案，它們可提供2.5倍的無線覆蓋范圍。隨著物聯(lián)網設備不斷被采用和持續(xù)增長的多樣性，開發(fā)人員在尋求靈活的連接解決方案，以幫助他們快速地將差異化的產品推向市場，同時降低成本和設計復雜性。Series 2滿足了這一需求，并改進了多個設計要素，包括無線性能、可靠性、軟件重用和增強的安全性，以加速物聯(lián)網的開發(fā)、部署和采用。首個Series 2產品包括支持Zigbee、Thread和藍牙網狀網絡等多協(xié)議的EFR32MG21 SoC芯片，以及專用于低功耗藍牙和藍牙m(xù)esh的EFR32BG21 SoC芯片。這些SoC為包括網關、集線器、照明、語音助手和智能電表電線供電的物聯(lián)網產品提供了理想的解決方案。

Silicon Labs最近推出了一個全新的高集成度的、安全的Series 2模塊產品組合，它們可減少開發(fā)成本和復雜性，從而可更輕松地在多樣化的物聯(lián)網產品上添加強大的網狀網絡連接。新型的MGM210x和BGM210x Series 2模塊支持領先的網狀網絡協(xié)議（Zigbee、Thread和藍牙m(xù)esh）、低功耗藍牙和多協(xié)議連接。Series 2模塊產品組合的初始系列包括業(yè)界首款針對LED燈泡優(yōu)化的、預先通過認證無線模塊，和旨在滿足各種超小型物聯(lián)網產品需求而設計的通用印刷電路板（PCB）外形模塊。

為了幫助物聯(lián)網開發(fā)人員保護其產品免受惡意攻擊，Silicon Labs在設計Series 2 SoC和模塊時都包含了一流的安全功能。例如，利用可信根和安全加載器（RTSL）技術的安全啟動有助于防止惡意軟件注入和回滾，確保了可靠安全的固件執(zhí)行和無線（OTA）更新。專用安全內核隔離了應用處理器，并且通過差分算能分析（DPA）對策提供快速、高效的加密操作。符合NIST SP800-90和AIS-31的真隨機數(shù)發(fā)生器（TRNG）可加強器件加密。具有鎖定/解鎖功能的安全調試界面支持通過驗證的訪問以增強故障分析。該模塊的Arm Cortex-M33內核集成了TrustZone技術，可為可信軟件架構實現(xiàn)系統(tǒng)級硬件隔離。

3.2 Wireless Gecko Series 1平臺（無線SoC和模塊）：Silicon Labs于2016年初推出了第一代Wireless Gecko。從那時起，Wireless Gecko Series 1平臺的SoC、模塊和軟件已成為業(yè)界領先的多協(xié)議、多頻段物聯(lián)網連接解決方案，為各種的物聯(lián)網應用和市場提供靈活的無線協(xié)議和性價比選擇。該平臺集成了一個功能強大的Arm Cortex-M4內核、節(jié)能的Gecko技術、具有高達19.5 dBm輸出功率的2.4 GHz射頻以及先進的硬件加密技術。為了加速無線應用設計，Wireless Gecko SoC采用用于網狀網絡的、業(yè)內最佳的Thread和Zigbee協(xié)議棧，為專有協(xié)議提供的直觀的射頻接口軟件、用于點對點連接的低功耗藍牙，以及可簡化無線應用開發(fā)、配置、調試和低能耗設計的Simplicity Studio工具。