從單打獨(dú)斗到組團(tuán)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(gè)“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(jī)”還是新勢(shì)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?yàn)榇?，無線技術(shù)彼此之間的明爭(zhēng)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(chǎng)壁壘的同時(shí)，各個(gè)無線技術(shù)也都在嘗試著向別人的地盤滲透，同時(shí)也在尋找時(shí)機(jī)開辟新的戰(zhàn)線。

不過如果仔細(xì)觀察，會(huì)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(chǎng)景中，各個(gè)無線技術(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/門禁控制，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)用的最愛。

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，閘門才會(huì)打開放行，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。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)口可以專門設(shè)置一個(gè)雙頻卡的“快速通道”，這個(gè)通道的閘門平時(shí)是常開的，閘機(jī)會(huì)通過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，乘客無需動(dòng)手刷卡即可直接通過閘機(jī)。閘機(jī)只有在無法檢測(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，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，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、基本無交集的無線技術(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，沒有一個(gè)可以通吃天下的完美無線技術(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)，不過由于藍(lán)牙使用接收信號(hào)強(qiáng)度指示（RSSI）技術(shù)來預(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一直處于開啟的工作狀態(tài)，功耗可能會(huì)成為一個(gè)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)ふ遥┢渌麡?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功能開始精確測(cè)距。

圖1 通過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)景變得越來越復(fù)雜，這時(shí)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(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)過程中實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，這時(shí)就需要通過LPWAN這類廣域無線物聯(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)行貨物盤點(diǎn)和數(shù)據(jù)收集，這時(shí)無線局域網(wǎng)技術(shù)就更能發(fā)揮出其優(yōu)勢(shì)了。

也就是說，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)支持廣域無線網(wǎng)絡(luò)和低功耗無線局域網(wǎng)的組合技術(shù)平臺(tái)。而且需要這種整合多種無線功能的應(yīng)用，也會(huì)越來越多。

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)議無線電（包括藍(lán)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(tái)，無疑會(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，無論讓不同的無線技術(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)過多年的市場(chǎng)磨礪，整合多種無線技術(shù)、“組團(tuán)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(jìn)入一個(gè)更加成熟的新階段。