如何降低无线连接的复杂性

对于支持无线连接的产品的设计人员来说，有很多不同的技术，有时看起来像是一个复杂的迷宫。但是，满足需求的技术从来不止一种，因为许多产品必须解决多种连接技术的共存问题，才能在给定的环境中有效地工作。

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“降低无线连接的复杂性”是最近 NXP Connects 会议上的一个小组讨论的主题，我们主持了 Google、HID Global、三星和 NXP 之间的小组讨论。从蓝牙到 Wi-Fi 6 和 5G，以及超宽带 （UWB） 技术的出现，我们向专家组提问“您如何确定要使用哪些技术？您如何开发充分利用多种协议并确保共存的无线产品和解决方案？”

这是一个大问题，尤其是当您有许多技术要应对时，例如 Wi-Fi、蓝牙、NFC、ZigBee、GNSS、LTE CAT-M1、NB-IoT、LoRa、SigFox。根据ResearchandMarkets 最近的一份报告，涵盖这些技术的全球无线连接市场预计将从 2020 年的 690 亿美元增长到 2025 年的 1411 亿美元，复合年增长率为 15.4%。

推动这一行业增长的主要因素是智能基础设施发展中对无线传感器网络的需求增加、互联网渗透率显着提高、物联网 （IoT） 采用的增长、在家工作和虚拟办公等趋势的增加与 Covid-19 大流行相关的学习，以及物联网应用中对低功耗广域 （LPWA） 网络的需求增加。无线传感器、终端和连接设备的高功耗以及缺乏统一的通信标准成为无线连接市场的制约因素。

根据该报告，由于对节能解决方案的需求不断增加、安全性增强以及对提高生活水平的持续需求，楼宇自动化最终用途在 2020 年的无线连接市场中占有第二大份额。以有线技术起步的楼宇自动化，如今随着 ZigBee、Z-wave、EnOcean、Wi-Fi、Bluetooth Smart 等技术进入无线技术时代。越来越多的节能意识、严格的立法和建筑指令、众多智能电网技术的推广以及许多开放协议的可用性正在进一步推动该领域的增长。

支持 LPWAN 的芯片组预计将成为增长最快的

低功耗广域网使用许可和非许可频谱。SigFox 和 LoRa 是未授权频谱中使用最广泛的 LPWAN 技术，而 NB-IoT 和 LTE Cat-M1 是授权频谱中使用最广泛的两种技术。极低的功耗和非视距通信能力使 LPWAN 技术成为工业物联网应用的理想选择。

LoRa 技术由 LoRa 联盟开发和推广。该联盟是一个开放的非营利性协会，由多家公司发起，旨在标准化 LPWAN 技术。LoRa联盟的创始成员包括Actility（法国）、Cisco（美国）、IBM（美国）、Semtech（美国）等领先的电信运营商。LoRa 是一种基于啁啾的扩频技术，与 SigFox 相比，它使用更宽的带宽并占用更广的频谱。因此，它更适合需要更高带宽的应用。

支持 Wi-Fi 的芯片组在 2020 年引领市场销量

Wi-Fi 仍然是消费电子和企业应用中最主要的无线连接技术之一。对视频门铃、恒温器、照明解决方案、智能电视、冰箱、洗衣机和音乐系统等支持 Wi-Fi 的联网家庭设备的需求正在增加。消费者不断变化的生活方式（互联生活）正在增加随时随地保持联系的需求。Wi-Fi 在消费电子产品中的使用使用户能够控制设备。Wi-Fi 彻底改变了用户与这些设备交互的方式。所有这些因素都在支持基于 Wi-Fi 技术的芯片组市场的增长。

印度、印度尼西亚和其他东南亚国家等新兴经济体中产阶级人口中智能手机使用率的增加，正在推动基于 Wi-Fi 技术的连接设备市场的增长。

如何降低无线连接的复杂性

Boon Loong Ng评论说：“我们相信 UWB 具有巨大的潜力，因为它能够为智能设备提供空间感知和方向感测功能。当然，手机上有相当多的无线连接技术，因为它们根据应用程序和用例相互补充。”

“一项技术可能特别适合某种功能。但是现在很常见的是多种技术协同工作以带来最佳的用户体验。例如，蓝牙因其低功耗而适用于支持永远在线的设备发现。发现之后，UWB 的空间感测和更精确的范围和方向发现可以发挥作用。Wi-Fi 和 5G 将继续发挥实现高吞吐量应用的作用。”

“就我们的长期愿景而言，为设备到设备应用启用 UWB，例如我们为 Nearby Share 和 SmartThings Find 引入的应用，这只是一个开始。我们希望看到越来越多过去只能想象的用例和应用通过 UWB 变为现实。”

Ramesh Songukrishnasamy 说：“HID 拥有广泛的产品和解决方案组合，我们通过这些产品和解决方案为世界上的人、地方和事物提供可信的身份，我们对许多新技术感到非常兴奋。如果我必须选择与这个论坛更相关的一个，我会选择超宽带，UWB。与其他 RF 技术相比，UWB 可实现更高水平的定位精度以及更高的数据安全性。UWB 也不受射频干扰，因此它可以在高流量环境中运行。这些功能将在各种用例中实现无缝的用户体验，例如在您的工作场所、医院、酒店和家庭中进行免提访问控制。”

由于其精细的测距能力，我们相信它将在消费产品和工业设置中启用许多新的基于位置的服务和设备到设备的物联网应用。由于 ASSA ABLOY 和 HID Global 是安全访问和身份解决方案的全球领导者，我们对 UWB 技术在管理对物理和数字场所、事物和身份的访问方面的潜力感到非常兴奋。”

Sanjay Noronha提出了不同的观点，尤其是在智能家居的背景下。他说：“人们谈论‘智能家居’很有趣。我们更愿意将我们的使命视为我们如何帮助用户，以及家庭如何帮助他们。我们正在努力提供强大的设备和服务组合，以实现这些创建有用之家的目标。为此，我们希望让技术更好地协同工作。”

“当然，我们必须解决基本问题。您必须从整个家庭强大的 Wi-Fi 网络开始。如今，这可以通过一个非常简单的网格系统来实现。然后你必须看看 15.4、BLE 等低功耗技术，因为这种认识来自传感器和其他电池供电的设备，这些设备的功耗至关重要，而我们知道我们无法通过 Wi-Fi 提供这一点。”

“一旦我们将所有这些东西联系在一起，体验就会由将所有这些技术联系在一起的软件提供。我们的观点是，如果我们把工作做好，用户甚至不必考虑技术是什么。他们应该对设置的简单性、与家庭互动和获取所需信息的便利性感到高兴。这些信息应该在需要的时间和需要的地方准确地传递。”

“在谷歌，我们从用户旅程开始：用户想要做什么，他们想要了解他们的家是什么，以及他们的家能为他们做什么。然后我们开发架构、层和技术，我们与 NXP 等合作伙伴合作，将这些东西整合在一起。当我们看到我们的技术还不存在时，我们就会尝试发明或采用它。我们可以通过我们的合作伙伴生态系统看到这方面的证据。”

与此同时，Rafael Sotomayor表示：“在今天的家庭中，看到 20 台或更多联网设备并不奇怪，我们知道这个数字将在未来几年呈指数级增长。我说的是门锁，灯，厨房用具之类的东西。如果你进入工业领域，这个清单会更长。它们中的每一个都有不同的要求、成本点、外形尺寸等。就技术而言，不一定有万能的。而且不太可能出现赢家通吃的情况。这是一个分散的市场，很可能会保持分散。”

“为了迎接挑战，像我们这样的技术供应商必须提供全面的连接技术选项组合。我们必须简化软件——软件是关键。这些是开放的生态系统，公司的产品必须相互交互。因此，通过良好的 SDK、参考应用程序和预集成来最大程度地减少软件负担至关重要。”

“简化硬件复杂性也是如此。为了支持多种技术、多种天线、不同的功率配置、不同的 PCB 封装要求，我们必须提供共存技术，使各种技术能够无缝、可靠、可预测地运行。然后我们必须记住，其中一些公司并不大，这些公司致力于物联网和工业，因此我们必须提供支持灵活性，我们必须提供技术可访问性。因此，能够依赖像恩智浦这样能够通过端到端解决方案应对这些挑战的技术供应商将大有帮助。”