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从单打独斗到组团打怪,无线技术将加速物联网落地

从单打独斗到组团打怪,无线技术将加速物联网落地

RFID行业动态从物联网成为一个“热词”的那天起,无线技术也就跟着热闹了起来。无论是“老司机”还是新势力,各种无线技术都想在物联网的版图中找到自己安身立命的位置。也正因为此,无线技术彼此之间的明争暗斗,从没有消停过。在巩固自己传统的根据地,构筑技术和市场壁垒的同时,各个无线技术也都在尝试着向别人的地盘渗透,同时也在寻找时机开辟新的战线。
不过如果仔细观察,会发现这两年无线技术之间的关系开始有了一些微妙的变化——在很多应用场景中,各个无线技术之间不再是非此即彼的对决,而是结成了你中有我的“合体”,仔细品,这种转变确实有点意思。
优化体验
有些无线标准之间,原先是有比较清晰的技术和应用区隔的。比如RFID(射频识别)技术按照工作频率可以分为三种,即工作于125至135kHz频段的低频(LF)技术、工作于13.56MHz的高频(HF)技术,以及使用865至955MHz频段(有些包括2.4GHz频段)的超高频(UHF)技术。这三种RFID技术之间,由于特性不同,各自有明确的应用定位,比如HF技术多用于访问/门禁控制,而UHF技术则是通信距离更长的物流管理、工业生产应用的最爱。
按照这样的划分,地铁闸机应该是HF技术的势力范围,而且随着NFC手机的普及,手机可以模拟作为乘车凭据的HF交通卡的功能,实现刷手机坐地跌,十分便利。但是这样的方案在实际应用中还是会遇到麻烦,比如在通勤高峰时期大家不得不排队刷卡过闸机,因为用户需要在闸机处出示卡片(或手机),等待读卡器确认凭据有效后,闸门才会打开放行,这样即使一个人只需几秒钟,总的等候的时间还是会令人不快。
为了解决这一痛点,“双频卡”的方案被提了出来。这种方案就是在一张卡片中同时集成HF和UHF两种技术,在地铁闸机口可以专门设置一个双频卡的“快速通道”,这个通道的闸门平时是常开的,闸机会通过UHF长距离检测乘客卡片中的凭据,如果凭据有效则直接放行,乘客无需动手刷卡即可直接通过闸机。闸机只有在无法检测到有效凭据时才会关闭,限制相应用户的通行。这样一来,地铁闸机的吞吐量会大大提上,用户的体验也会大大改善。
可以说,正是出于优化用户体验的目的,让两个本是平行线般、基本无交集的无线技术在一个方案中完成了“合体”。
取长补短
推动不同无线技术“联手”的另一个原因,就是“取长补短”的需要。因为人们逐渐意识到,没有一个可以通吃天下的完美无线技术,大家彼此各有短长,只有取长补短,优势互补,才能打造一个完美的解决方案。在这方面,当下很热门的UWB标签应用就是一个典型案例。
大家都知道,在疫情肆虐的大背景下,保持适当的社交距离是必要的,但距离是否足够远,如果仅凭用户的目测显然不靠谱,因此人们就考虑将基于UWB的电子标签带在身上,利用UWB精准测距的能力,当两个标签之间的距离小于预设值时,就会触发报警提醒用户。
尽管在测距方面,BLE低功耗蓝牙也是一个技术选项,不过由于蓝牙使用接收信号强度指示(RSSI)技术来预测距离,限制因素多,测量的精度不足;而UWB则可以实现精度达+/-
10cm的安全距离测量性能。
但是在这种电子标签的应用中,如果UWB一直处于开启的工作状态,功耗可能会成为一个问题,这将影响电池供电的电子标签的续航能力。因此开发者给出的最终解决方案就是,在电子标签中将BLE和UWB技术整合在一起。一般状态下,设备只开启BLE功能连续扫描(或寻找)其他标签设备,当BLE功能发现在给定距离内存在相关的设备时,才会唤醒UWB功能开始精确测距。



图1:通过BLE扫描,当两个标签设备进入给定距离内,UWB功能被唤醒



图2:当两个标签设备继续靠近,UWB检测到两者之间的距离小于社交距离限制时,触发报警
这样一来BLE的低功耗特性与UWB的精准测距特性两者实现了优势互补,这样的“BLE+UWB”组合,在门禁管理、物品追踪定位等很多测距、定位应用中也成了主流的架构。
功能整合
随着物联网的发展,有些应用场景变得越来越复杂,这时依靠单一的无线技术传输数据就显得难以胜任了。比如在资产追踪和物流管理中,可能会存在两种典型的场景:
·一种场景是在监测对象大范围移动过程中实时采集数据,这时就需要通过LPWAN这类广域无线物联网技术进行追踪,有时还需要辅以GPS等卫星定位提供更精确的地理信息;
·另一种场景就是在一定范围内、近距离地进行货物盘点和数据收集,这时无线局域网技术就更能发挥出其优势了。
也就是说,想要满足这样一个应用所需,就需要建立一个同时支持广域无线网络和低功耗无线局域网的组合技术平台。而且需要这种整合多种无线功能的应用,也会越来越多。
好消息是,这样的技术平台已经出现了。比如安富利推出的整合了LTE-M/NB-IoT、蓝牙5.2和GPS多种无线技术的AVT9152模块。该模块在一个仅26mm
x 28mm的小型化封装中集成了两个来自Nordic
Semiconductor公司的关键器件:一个是集成有LTE-M/NB-IoT调制解调器和GPS功能的nRF9160低功耗SiP,另一个是支持2.4GHz多协议无线电(包括蓝牙5、ANT™、Thread、Zigbee、IEEE
802.15.4和专有的2.4GHz
RF协议)的nRF52840无线SoC,这样的“全家桶“型的技术平台,无疑会在物流和资产跟踪、自动售货机、自助服务终端、楼宇自动化等领域,为开发者提供更广阔的发挥空间。



图3:安富利的AVT9152模块
从上面的几个案例中可以看出,无论让不同的无线技术“在一起”的最初动机是什么,其结果都是形成了一个更完整或更优化的解决方案,去满足日益发展的物联网应用的需要。
如果将无线技术打拼的物联网领域看成是一个“江湖”,以前不同的无线技术为了彰显自己的实力,确立自身的江湖地位,更偏向于通过单打独斗去积累“战斗力”和“经验值”,而现在经过多年的市场磨砺,整合多种无线技术、“组团打怪”的思路正在被越来越多的开发者所接受,这种变化也预示着物联网正在进入一个更加成熟的新阶段。

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