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连接入门知识:适用于物联网空间的解决方案

发表时间:2020-02-17 17:22:00  来源:野望文存  浏览:次   【】【】【

物联网给我们开启了一个充满新鲜可能的世界,在这个世界中,几乎万物互联。本博客描述物联网能为我们带来什么,以及用于实现这些方面的解决方案。 



毫无疑问,在物联网 (IoT) 的影响下产生了许多令人兴奋的事物,以及源源不绝的新应用。从智能家居到车联网,再到负责管理的无线基础设施,可以看出物联网具备诸多优势,且许多新技术也会随之产生。



物联网 (IoT)

https://www.qorvo.com/applications/internet-of-things





智能家居:管理数量不断增多的智能设备



随着适合现今智能家居的新设备不断涌现,我们现在能够远程控制温度、与电视“对话”、甚至在不开启冰箱门查看需要存储哪些东西的情况下自动拟定购物清单。随着 Wi-Fi 6 (802.11ax) 成为现实,很多方面得到改善,主要涉及 RF 范围、数据速率、减小尺寸,以及 RF 干扰管理。分布式 Wi-Fi,就是我们所说的 Pod in Every Room,是一种可行方法,可以在整个房屋内实现无线连接。在这种覆盖式连接下,每个房间内的 pod 都是一个无线接入点,支持多个通道上的大量 Wi-Fi、Zigbee、Thread、Bluetooth信号——每个房间内都配备高度和低速物联网设备。 



但是,和所有新兴技术一样,上述技术也面临着挑战。对于物联网设备而言,主要考虑的两大因素为:尺寸和热量。设计人员在系统中使用独立芯片来使能 Zigbee、Thread 和蓝牙低功耗 (BLE) 时,必须考虑到热量和尺寸问题。此外,尽管 Wi-Fi 6 不断扩展,但 MIMO 流的数量,以及频谱增加的可能性会带来热量和尺寸挑战——为分配现如今家居所需的大数据带宽要求生成优化工具。现在,智能家居解决方案能够为房地产行业带来设计和减热优势。这些解决方案包括: 


  • 片上系统 (SoC)。使用在一个集成式片上系统 (SoC) 中发送和接收这些无线信号的多协议物联网解决方案可以节省空间。例如,Qorvo 不仅关注多层 SOC(在一个芯片上处理上述所有 RF 信号),还关注带缘性能。此举确保在 2.4 GHz 和 5 GHz 频段上发射的信号保持清晰,不受干扰,且提供通信所需的功率。


  • 集成式前端模块 (iFEM)。不使用独立 PA、LNA、滤波器和开关,它们都能集成到 iFEM 中。如此可以减少设计工时,消除集总元件电阻、电容和电感等额外设备的成本。采用滤波技术的 iFEM 还能够共存,以及实现带缘性能。RF 性能优化之后,可以降低功耗和减小解决方案尺寸。Qorvo 利用自身的技术能力,帮助简化 Wi-Fi 6 的复杂性,并扩大频率覆盖范围。


  • 系统级封装 (SiP)。Qorvo 开发了一款 SIP,同时支持 Zigbee 3.0、Green Power、Thread 和 BLE。这款 SiP 集成了 Qorvo 的功率放大器技术,提供 20 dBm 输出,增加覆盖范围,延长电池使用寿命,并且实现稳定的干扰分辨率。对于智能家居应用,这些都非常重要。也就是说,在您流传输视频、接收门铃快照、管理恒温器,以及响应智能手表提醒时,不会影响到屋内其他事物的无线性能(传感器提醒、报警、照明等)。





蜂窝物联网:连接车队、农场和城市



虽然我们已经使用智能手机、平板电脑和门铃摄像头连接至物联网,还包括一些长距离覆盖物联网连接,包括公用事业电表、监控农场灌溉的传感器,以及在跨国路线中跟踪卡车的远程通信模块。远程通信模块通过监测以下因素来衡量商用汽车性能:油耗、汽车维护、车队使用、汽车定位、最佳路线、以及驾驶员行为。 


智能楼宇、智能电网和智能制造,或者工业物联网 (IIoT),都具有深远的影响。机对机连接使用高容量手机智能计量,资产跟踪应用使用基于 NB-IoT 和 LTE CAT-M1 (eMTC) 标准的低功耗广域网。NB-IoT RF 技术优化性能,在低功率 IoT 应用中提供低功耗解决方案。该解决方案专为全球使用设计,帮助物联网制造商最大程度地减少本土化产品的需求,从而降低成本。面向智能工厂的新特性和功能(例如报告统计数据和使用效率的制造设备)可能意味着在设备故障之前实施维修和维护,甚至提供更准确的预测和供应链/客户数据。 


ABI Research 预测,在 2025 年之前,低功耗广域网将成为全球发展最快的连接技术,届时将支持 40 亿物联网设备。



ABI Research

https://www.abiresearch.com/press/4-billion-iot-devices-will-rely-lpwan-technologies/





汽车 V2X:推动实现多种可能性



“车联网”,或者车对万物 (V2X) 包含频谱通信可能性,包括车对车 (V2V)、车对基础设施 (V2I)、车对行人 (V2P),以及车对网络 (V2N)。Gartner Research 预计,到 2020 年,上路行驶的互联车辆将达到 2.5 亿辆。 



Qorvo 正与 Qualcomm 和大型汽车制造商合作试验蜂窝车对万物 (C-V2X) 应用,这是支持在汽车、自行车、行人和基础设施之间无线安全通信的重要一步。C-V2X 针对车对车 (V2V)、车对基础设施 (V2I) 以及车对行人 (V2P) 的情况,使用 5.9 GHz 智能交通系统 (ITS) 频段中的低延迟直接传输技术来侦测和交换信息,从而提高态势感知,同时无需订阅蜂窝网络服务或任何网络辅助技术。 


Qorvo 与领先的汽车制造商合作,通过 C-V2X 模块的性能和集成来提供准确的 RF 通信。Qorvo 的 RF 模块提供更高的运行功率,支持更大的 RF 范围,并提升准确性和可靠性,这对于实现车联网和/或自动驾驶所需的智能车载通信系统至关重要。Qorvo 的 FEM 包括 HBT PA、PHEMT LNA 和 PHEMT 开关,可在汽车应用中提供 5G 的高带宽优势,且运行温度更低。 


但是,V2X 和 Wi-Fi 热点的大量使用也会给车联网领域带来新的安全挑战。例如,V2X 和 5 GHz Wi-Fi 将面临严重的频谱共存挑战,需要

使用创新的滤波器产品加以解决。有些滤波器有助于确保安全,例如使用 13 频段时。适用的带通滤波器(例如频段 13)可以消除蜂窝 LTE 频段 13 和(美国公共安全服务使用的)公共安全频段之间的干扰。 


最后,V2X 被用于增强高级驾驶员辅助系统 (ADAS) 的功能。ADAS 通常采用摄像头和雷达传感器,让驾驶员能够看到汽车周边大约 200 米范围的情况。V2X 应用可以共享和协调信息,将 ADAS 的有效范围扩展至数千公里。 


Qorvo 实施全球性试验,确保所有产品都达到严格的汽车行业要求(AEC-Q100 和 AEC-Q200)。如需阅读 Qorvo 的 Connected Car For Dummies?电子书,请浏览此处网址 (https://www.qorvo.com/applications/automotive)


Gartner Research

https://www.gartner.com/en/newsroom/press-releases/2015-01-26-gartner-says-by-2020-a-quarter-billion-connected-vehicles-will-enable-new-in-vehicle-services-and-automated-driving-capabilities

使用创新的滤波器产品加以解决

https://www.qorvo.com/resources/d/advanced-rf-filters-v2v-and-other-automotive-applications-ecn-aug2017

Connected Car For Dummies?电子书

https://www.qorvo.com/design-hub/ebooks/connected-car-for-dummies





基站:为数据铺路



物联网设备、智能家居、机对机通信和车联网都需要可靠的网络基础设施性能。物联网数据流量正在大量增加,这种增加会对现有的通信功能带来挑战,我们已准备好应对这些挑战。 


5G 基站有望以比现有网络基站更快的速度传输更多流量。5G 可以使用 sub-7 GHz 和毫米波 (mmWave) 频段中的新频段,围绕 5G 网络实施构建的整个生态系统可以提供载波聚合、大规模 MIMO 和波束形成解决方案,以最大化数据容量和吞吐量。 



如今,我们可以使用新型放大器、开关和滤波器来推动物联网网络的快速部署。事实上,在中国,这些解决方案正在推动部署使用 900 MHz 频段的早期网络。小信号产品系列线性度高,功耗低,噪音小,尺寸小,极其便于集成。这一系列包括发送线性放大器、增益模块和可变增益放大器,以及衰减器、开关、滤波器、双工器和低噪声放大器。 


通过达到和超过 5G 性能指标,以及面向用户端设备 (CPE)、毫米波中继器、小基站和基站,以及企业系统开发新产品,我们不断创新,以实现更具潜力的 Wi-Fi 6/6E 世界。我们充分发挥前端技术优势,可降低功耗和干扰分辨率,同时保持高吞吐量和高覆盖率。 





总结



在展望 5G 和物联网的可能性时,我们发现新解决方案本质上都侧重于为家居、汽车、机器、城市,甚至区域基础设施构建连接基础。不断提升的设备连接有助于推动物联网和工业物联网 (IIoT) 的实现,覆盖多达 100 倍的设备,达到前所未见的规模。



了解物联网如何塑造您周围的世界

阅读 Internet of Things For Dummies?电子书:https://www.qorvo.com/design-hub/ebooks/internet-of-things-for-dummies




Bluetooth? 字标和标识是 Bluetooth SIG, Inc. 的注册商标,Qorvo US, Inc. 在获得许可的情况下使用这些标识。其他商标和商号分别归属于各自所有者。 




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责任编辑:蔡学森