從單打獨(dú)斗到組團(tuán)打怪,無(wú)線技術(shù)將加速物聯(lián)網(wǎng)落地
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從物聯(lián)網(wǎng)成為一個(gè)“熱詞”的那天起,無(wú)線技術(shù)也就跟著熱鬧了起來(lái)。無(wú)論是“老司機(jī)”還是新勢(shì)力,各種無(wú)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?yàn)榇耍瑹o(wú)線技術(shù)彼此之間的明爭(zhēng)暗斗,從沒(méi)有消停過(guò)。在鞏固自己傳統(tǒng)的根據(jù)地,構(gòu)筑技術(shù)和市場(chǎng)壁壘的同時(shí),各個(gè)無(wú)線技術(shù)也都在嘗試著向別人的地盤(pán)滲透,同時(shí)也在尋找時(shí)機(jī)開(kāi)辟新的戰(zhàn)線。
不過(guò)如果仔細(xì)觀察,會(huì)發(fā)現(xiàn)這兩年無(wú)線技術(shù)之間的關(guān)系開(kāi)始有了一些微妙的變化——在很多應(yīng)用場(chǎng)景中,各個(gè)無(wú)線技術(shù)之間不再是非此即彼的對(duì)決,而是結(jié)成了你中有我的“合體”,仔細(xì)品,這種轉(zhuǎn)變確實(shí)有點(diǎn)意思。
優(yōu)化體驗(yàn)
有些無(wú)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(shí)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(wèn)/門(mén)禁控制,而UHF技術(shù)則是通信距離更長(zhǎng)的物流管理、工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的最?lèi)?ài)。
按照這樣的劃分,地鐵閘機(jī)應(yīng)該是HF技術(shù)的勢(shì)力范圍,而且隨著NFC手機(jī)的普及,手機(jī)可以模擬作為乘車(chē)憑據(jù)的HF交通卡的功能,實(shí)現(xiàn)刷手機(jī)坐地跌,十分便利。但是這樣的方案在實(shí)際應(yīng)用中還是會(huì)遇到麻煩,比如在通勤高峰時(shí)期大家不得不排隊(duì)刷卡過(guò)閘機(jī),因?yàn)橛脩粜枰陂l機(jī)處出示卡片(或手機(jī)),等待讀卡器確認(rèn)憑據(jù)有效后,閘門(mén)才會(huì)打開(kāi)放行,這樣即使一個(gè)人只需幾秒鐘,總的等候的時(shí)間還是會(huì)令人不快。
為了解決這一痛點(diǎn),“雙頻卡”的方案被提了出來(lái)。這種方案就是在一張卡片中同時(shí)集成HF和UHF兩種技術(shù),在地鐵閘機(jī)口可以專(zhuān)門(mén)設(shè)置一個(gè)雙頻卡的“快速通道”,這個(gè)通道的閘門(mén)平時(shí)是常開(kāi)的,閘機(jī)會(huì)通過(guò)UHF長(zhǎng)距離檢測(cè)乘客卡片中的憑據(jù),如果憑據(jù)有效則直接放行,乘客無(wú)需動(dòng)手刷卡即可直接通過(guò)閘機(jī)。閘機(jī)只有在無(wú)法檢測(cè)到有效憑據(jù)時(shí)才會(huì)關(guān)閉,限制相應(yīng)用戶的通行。這樣一來(lái),地鐵閘機(jī)的吞吐量會(huì)大大提上,用戶的體驗(yàn)也會(huì)大大改善。
可以說(shuō),正是出于優(yōu)化用戶體驗(yàn)的目的,讓兩個(gè)本是平行線般、基本無(wú)交集的無(wú)線技術(shù)在一個(gè)方案中完成了“合體”。
取長(zhǎng)補(bǔ)短
推動(dòng)不同無(wú)線技術(shù)“聯(lián)手”的另一個(gè)原因,就是“取長(zhǎng)補(bǔ)短”的需要。因?yàn)槿藗冎饾u意識(shí)到,沒(méi)有一個(gè)可以通吃天下的完美無(wú)線技術(shù),大家彼此各有短長(zhǎng),只有取長(zhǎng)補(bǔ)短,優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),才能打造一個(gè)完美的解決方案。在這方面,當(dāng)下很熱門(mén)的UWB標(biāo)簽應(yīng)用就是一個(gè)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(yuǎn),如果僅憑用戶的目測(cè)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(cè)距的能力,當(dāng)兩個(gè)標(biāo)簽之間的距離小于預(yù)設(shè)值時(shí),就會(huì)觸發(fā)報(bào)警提醒用戶。
盡管在測(cè)距方面,BLE低功耗藍(lán)牙也是一個(gè)技術(shù)選項(xiàng),不過(guò)由于藍(lán)牙使用接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)技術(shù)來(lái)預(yù)測(cè)距離,限制因素多,測(cè)量的精度不足;而UWB則可以實(shí)現(xiàn)精度達(dá)+/- 10cm的安全距離測(cè)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(kāi)啟的工作狀態(tài),功耗可能會(huì)成為一個(gè)問(wèn)題,這將影響電池供電的電子標(biāo)簽的續(xù)航能力。因此開(kāi)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(kāi)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(shí),才會(huì)喚醒UWB功能開(kāi)始精確測(cè)距。
圖1:通過(guò)BLE掃描,當(dāng)兩個(gè)標(biāo)簽設(shè)備進(jìn)入給定距離內(nèi),UWB功能被喚醒
圖2:當(dāng)兩個(gè)標(biāo)簽設(shè)備繼續(xù)靠近,UWB檢測(cè)到兩者之間的距離小于社交距離限制時(shí),觸發(fā)報(bào)警
這樣一來(lái)BLE的低功耗特性與UWB的精準(zhǔn)測(cè)距特性兩者實(shí)現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),這樣的“BLE+UWB”組合,在門(mén)禁管理、物品追蹤定位等很多測(cè)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(chǎng)景變得越來(lái)越復(fù)雜,這時(shí)依靠單一的無(wú)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(huì)存在兩種典型的場(chǎng)景:
· 一種場(chǎng)景是在監(jiān)測(cè)對(duì)象大范圍移動(dòng)過(guò)程中實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù),這時(shí)就需要通過(guò)LPWAN這類(lèi)廣域無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行追蹤,有時(shí)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(chǎng)景就是在一定范圍內(nèi)、近距離地進(jìn)行貨物盤(pán)點(diǎn)和數(shù)據(jù)收集,這時(shí)無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)就更能發(fā)揮出其優(yōu)勢(shì)了。
也就是說(shuō),想要滿足這樣一個(gè)應(yīng)用所需,就需要建立一個(gè)同時(shí)支持廣域無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和低功耗無(wú)線局域網(wǎng)的組合技術(shù)平臺(tái)。而且需要這種整合多種無(wú)線功能的應(yīng)用,也會(huì)越來(lái)越多。
好消息是,這樣的技術(shù)平臺(tái)已經(jīng)出現(xiàn)了。比如安富利推出的整合了LTE-M/NB-IoT、藍(lán)牙5.2和GPS多種無(wú)線技術(shù)的AVT9152模塊。該模塊在一個(gè)僅26mm x 28mm的小型化封裝中集成了兩個(gè)來(lái)自Nordic Semiconductor公司的關(guān)鍵器件:一個(gè)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(gè)是支持2.4GHz多協(xié)議無(wú)線電(包括藍(lán)牙5、ANT?、Thread、Zigbee、IEEE 802.15.4和專(zhuān)有的2.4GHz RF協(xié)議)的nRF52840無(wú)線SoC,這樣的“全家桶“型的技術(shù)平臺(tái),無(wú)疑會(huì)在物流和資產(chǎn)跟蹤、自動(dòng)售貨機(jī)、自助服務(wù)終端、樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域,為開(kāi)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(gè)案例中可以看出,無(wú)論讓不同的無(wú)線技術(shù)“在一起”的最初動(dòng)機(jī)是什么,其結(jié)果都是形成了一個(gè)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(wú)線技術(shù)打拼的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域看成是一個(gè)“江湖”,以前不同的無(wú)線技術(shù)為了彰顯自己的實(shí)力,確立自身的江湖地位,更偏向于通過(guò)單打獨(dú)斗去積累“戰(zhàn)斗力”和“經(jīng)驗(yàn)值”,而現(xiàn)在經(jīng)過(guò)多年的市場(chǎng)磨礪,整合多種無(wú)線技術(shù)、“組團(tuán)打怪”的思路正在被越來(lái)越多的開(kāi)發(fā)者所接受,這種變化也預(yù)示著物聯(lián)網(wǎng)正在進(jìn)入一個(gè)更加成熟的新階段。