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。