怎樣去消除物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)障礙

模塊化Sigfox RF解決方案通過將先進(jìn)的RF SoC與所有必要的外部組件（包括CE認(rèn)證）集成，消除了技術(shù)設(shè)計障礙，簡化并縮短了設(shè)計和認(rèn)證過程。

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）能夠提高生產(chǎn)力、控制力和效率，同時在廣大的市場和終端應(yīng)用程序中提供動力和潛力。在前沿技術(shù)尚未得到廣泛應(yīng)用的市場中，尤其是在需要連接的情況下，它受到了極大的關(guān)注。

在工業(yè)和消費(fèi)應(yīng)用中，傳感、處理、驅(qū)動和連接等模塊是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的關(guān)鍵。模塊化、即插即用解決方案（如果可用）可以顯著加快和簡化應(yīng)用程序中的設(shè)計，例如智能家居/智能建筑、健康和資產(chǎn)跟蹤領(lǐng)域等。如果模塊化解決方案能有定制的開發(fā)工具，并且要求對任何相關(guān)的國際監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議要求進(jìn)行預(yù)認(rèn)證，那就再好不過了。

連接性是最具挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域之一，它提供了大量的協(xié)議，這些協(xié)議或多或少與每個應(yīng)用程序的特定性質(zhì)有關(guān)。通過內(nèi)置的基礎(chǔ)設(shè)施和遠(yuǎn)程連接，Sigfox?已經(jīng)成為最有效的連接技術(shù)之一。然而，對于許多物聯(lián)網(wǎng)解決方案的潛在設(shè)計者來說，Sigfox是一個新的技術(shù)領(lǐng)域，因此，簡化采用是物聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)散的關(guān)鍵。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的挑戰(zhàn)

有超過310億的設(shè)備（“物”）連接到物聯(lián)網(wǎng)上，而且每天都有成千上萬的設(shè)備連接?？偟膩碚f，這些設(shè)備給世界各地的消費(fèi)者和商業(yè)用戶帶來了巨大的變化。在家里，自動照明控制既節(jié)能又安全。遠(yuǎn)程門鈴允許用戶從地球上任何的地方“回家”。在商業(yè)中，工廠或其他設(shè)施的每一個細(xì)節(jié)都可以被監(jiān)控;交付將比以往任何時候都更能提高操作效率。在偏遠(yuǎn)地區(qū)操作設(shè)備的企業(yè)可以在舒適的辦公室里監(jiān)控操作，從而省去了定期檢查的成本。隨著數(shù)據(jù)分析、實時監(jiān)控、預(yù)測維護(hù)和其他高價值主張的增強(qiáng)，物聯(lián)網(wǎng)的整體效益正在成為現(xiàn)實。

雖然這些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備有著小尺寸、連接性和遠(yuǎn)程使用得眾多特性，但也給設(shè)計師帶來了重大挑戰(zhàn)。雖然設(shè)備在物理空間上很小，允許它們部署在受限的空間，但物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點需要包含大量功能。通常，這將包括一個微控制器（MCU）來管理系統(tǒng)和處理數(shù)據(jù)、各種類型的傳感器以及加密技術(shù)，以確保任何敏感數(shù)據(jù)的存儲和傳輸都是安全的。此外，電源也是必不可少的，盡管許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備部署在家庭、辦公室或工廠中，只要有電源供應(yīng)，以方便使用。顯然，在沒有電源供應(yīng)的偏遠(yuǎn)地區(qū)使用的所有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都將使用電池供電。

尺寸的限制，以及電池的有限能量，意味著設(shè)計師在選擇和實現(xiàn)小型、超低功耗組件，以及開發(fā)復(fù)雜的電源管理算法以確保沒有寶貴的能源被浪費(fèi)方面，有許多重大的挑戰(zhàn)需要克服。

AX-SIP-SFEU提供現(xiàn)成的Sigfox互聯(lián)（上行和下行鏈路） 用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，包括樓宇和家庭自動化以及傳感器和資產(chǎn)跟蹤。該SiP大大簡化供應(yīng)鏈并因集成而提高整體器件質(zhì)量，它把一個Sigfox無線電IC、分立的RF匹配、所需的所有無源器件和固件集成在一個微型方案中。

連接設(shè)備的挑戰(zhàn)

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的另一個挑戰(zhàn)是提供連接節(jié)點到網(wǎng)的關(guān)鍵通信接口。這是一個相對專業(yè)的領(lǐng)域，對于設(shè)計人員來說，一個關(guān)鍵的挑戰(zhàn)在于如何從可用的大量協(xié)議中選擇最合適的協(xié)議。其中一些協(xié)議是專有的，適用于非常特定的應(yīng)用程序，而藍(lán)牙?和Wi-Fi等其他協(xié)議則得到了廣泛實現(xiàn)，盡管適用于短程應(yīng)用程序。

最近，蜂窩技術(shù)是唯一可用的連接節(jié)點的方法之一，這些節(jié)點是藍(lán)牙?等其他短程無線技術(shù)無法實現(xiàn)的。然而，蜂窩通信的目標(biāo)是語音和高速數(shù)據(jù)通信，這使得它相對耗電，并不適合物聯(lián)網(wǎng)需要和依賴的簡單機(jī)器對機(jī)器（M2M）通信。

而Sigfox是一個已經(jīng)被建立起來的蜂窩式的系統(tǒng)，作為遠(yuǎn)程連接設(shè)備，特別是物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點提供低功耗、長距離、低數(shù)據(jù)速率和低成本的通信。以簡單的M2M通信為目標(biāo)，Sigfox網(wǎng)絡(luò)允許簡單的遠(yuǎn)距離連接，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一個低功率發(fā)射機(jī)所能實現(xiàn)的技術(shù)。該網(wǎng)絡(luò)采用超窄帶（UNB）技術(shù)，在保持穩(wěn)定連接的同時，降低發(fā)射機(jī)功率。旨在適應(yīng)幾乎所有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序，Sigfox幾乎沒有什么限制。如果應(yīng)用程序每天不需要發(fā)送超過140個12字節(jié)的消息，并且可以接受每秒100位的無線吞吐量，那么Sigfox提供了一個可靠、低功耗和低成本的連接解決方案。

然而，與藍(lán)牙等無處不在的通信協(xié)議不同，與Sigfox相關(guān)的技術(shù)被認(rèn)為是相對“利基”的?！斑@給設(shè)計工程師們提供了一個陡峭的學(xué)習(xí)曲線來設(shè)計和實現(xiàn)一個成功的基于Sigfox的通信接口，為尋求解決遠(yuǎn)程物聯(lián)網(wǎng)市場的公司創(chuàng)造了一個技術(shù)壁壘?！?/p>

模塊化的Sigfox解決方案消除了技術(shù)設(shè)計障礙

ON Semiconductor在這個領(lǐng)域很活躍，最近宣布了一個可編程的Sigfox封裝射頻收發(fā)系統(tǒng)（SiP），它集成了一個先進(jìn)的射頻系統(tǒng)芯片（SoC）和所有必要的外部組件（包括TCXO），從而創(chuàng)造了一個簡化和縮短設(shè)計和認(rèn)證過程的機(jī)會。

AX-SIP-SFEU采用一個微型的7 mm x 9 mm x 1 mm統(tǒng)一涂層保護(hù)膜封裝，僅占基于PCB模塊方案空間的10%，能部署在空間受限的遠(yuǎn)程物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應(yīng)用中。超低功耗設(shè)計，待機(jī)電流、睡眠電流和深度睡眠模式電流分別僅為0.55毫安（mA）、1.2微安 （mA）和180納安（nA），這使得該器件能由常用于IoT應(yīng)用的小型電池供電。

AX-SIP-SFEU通過通用異步收發(fā)器（UART）接口進(jìn)行設(shè)備連接。AT命令用于發(fā)送幀和配置無線電參數(shù);對于想要編寫自己的軟件以實現(xiàn)真正的單芯片方案的客戶，可使用應(yīng)用編程接口（API）變體。

通過使用AX-SIP-SFEU，與電源相關(guān)的問題也顯著減少，得益于超低功耗設(shè)計結(jié)合了待機(jī)、休眠和深睡眠模式，在不需要傳輸時節(jié)省電能。在這些模式下，電流分別為0.55毫安（mA）、1.2毫安（mA）和180毫安（nA），這使得該設(shè)備可以由硬幣電池（CR2032）供電?；蛘?，可以使用能量收集技術(shù)，不需要任何形式的電池、管理或替換。

任何無線電設(shè)計，尤其是第一次設(shè)計時，最讓人擔(dān)心的就是獲得批準(zhǔn)。AX-SIP-SFEU SiP為RC1區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的Sigfox進(jìn)行了驗證，這意味著它被證明符合標(biāo)準(zhǔn)的RF和協(xié)議規(guī)范，從而確保了互操作性。此外，該設(shè)備已通過CE認(rèn)證，驗證其符合歐洲經(jīng)濟(jì)區(qū)銷售產(chǎn)品的健康、安全和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

總結(jié)

雖然物聯(lián)網(wǎng)帶來了巨大的好處和機(jī)遇，但節(jié)點的小而復(fù)雜的特性給設(shè)計工程師帶來了巨大的挑戰(zhàn)。它們不僅必須滿足物理尺寸限制和低功耗要求，而且還要確保設(shè)計中包含的射頻通信符合國際標(biāo)準(zhǔn)——這給設(shè)計過程增加了時間、成本和風(fēng)險。這對于需要遠(yuǎn)程無線連接的遠(yuǎn)程設(shè)備尤其重要，畢竟要設(shè)計出比蜂窩網(wǎng)絡(luò)更經(jīng)濟(jì)的解決方案。

通過使用預(yù)認(rèn)證的、超小型的、超低功耗的模塊，如ON Semiconductor的AX-SIP-SFEU，設(shè)計師能夠更加游刃有余的設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點，他們可以輕松地實現(xiàn)預(yù)認(rèn)證的RF通信系統(tǒng)，而且?guī)缀鯖]有風(fēng)險，從而消除物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的一個重大技術(shù)障礙。