Silicon Labs(亦稱“芯科科技”)軟件開發(fā)高級副總裁Manish Kothari博士近期獲邀行業(yè)媒體專訪，探討物聯(lián)網(wǎng)設備的智能無線連接技術發(fā)展趨勢。在這次獨家采訪中，Manish先生談到無線物聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新、挑戰(zhàn)和應用等各個層面的新進展，并以Silicon Labs廣泛的無線多協(xié)議解決方案，以及Wi-Fi產(chǎn)品應用為例，說明如何實現(xiàn)連接性能、節(jié)能和設計簡化以構(gòu)建更智能、更互聯(lián)世界。憑借創(chuàng)新技術，Silicon Labs正在塑造物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動化、智能家居等領域的未來。
Silicon Labs軟件開發(fā)高級副總裁Manish Kothari博士
1. 當今物聯(lián)網(wǎng)設計面臨的主要挑戰(zhàn)是什么?
與物聯(lián)網(wǎng)設備相關的挑戰(zhàn)與傳統(tǒng)設計完全不同，傳統(tǒng)設計通常采用墻壁供電，并擁有大量計算資源。
大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)設計都是有限的計算和內(nèi)存資源，需要考慮連接和應用程序。電池壽命非常重要，因為用戶不應該經(jīng)常更換電池。物聯(lián)網(wǎng)設備通常是空間受限且成本敏感的設備(如無線傳感器)。由于物聯(lián)網(wǎng)設備的數(shù)量每天都在增加，射頻頻譜中出現(xiàn)了明顯的擁擠現(xiàn)象。預計物聯(lián)網(wǎng)設備將繼續(xù)在功耗和計算資源有限的擁擠環(huán)境中提供強健的連接!
為了簡化物聯(lián)網(wǎng)設備的開發(fā)過程，無線和網(wǎng)絡堆棧預計將與無線解決方案集成。不僅如此，與主要云提供商的完整云連接也是必不可少的。隨著黑客試圖侵入這些物聯(lián)網(wǎng)設備，安全變得越來越重要。
隨著越來越多的物聯(lián)網(wǎng)設備得到部署，它們之間的協(xié)同工作變得至關重要。例如，智能門鎖應該能夠連接到Wi-Fi路由器和智能手機。其他一些設備，如智能手表，也需要連接到音頻耳機和傳感器。
因此，整體物聯(lián)網(wǎng)設備需要不同于筆記本電腦和手機等傳統(tǒng)設備的硬件和軟件解決方案。一刀切的方法并不是真正有效。
2. 哪些無線技術適合物聯(lián)網(wǎng)?
物聯(lián)網(wǎng)設備中使用了許多無線協(xié)議，包括Wi-Fi、藍牙(Bluetooth)、藍牙低功耗(Bluetooth Low Energy)、Zigbee、Thread和蜂窩網(wǎng)絡(Cellular)。對于特定設備的無線通信協(xié)議的選擇取決于應用、尺寸、成本、功率和其他幾個因素。例如，藍牙低功耗對于家用溫度傳感器是一種很好的協(xié)議，因為它耗電少，成本比其他一些協(xié)議更低，并在典型的家庭環(huán)境中提供了必要的范圍。
上面的圖表是各種無線協(xié)議及其應用的簡化視圖。X軸是協(xié)議的有效范圍，Y軸上是協(xié)議提供的應用程序吞吐量。兩者都是對數(shù)尺度的——X軸上的射程將超過1000m, Y軸上的吞吐量將超過每秒1千兆。
NFC位于矩陣的左下角，因為它提供了最低的吞吐量和最短的范圍，使其成為非接觸式支付等應用的理想選擇。在右上角，距離最遠、吞吐量最高的是5G。中間還有很多協(xié)議。
例如經(jīng)典藍牙(Bluetooth Classic)主要用于短距離音頻應用。藍牙低功耗和Zigbee主要用于傳感器和控制應用，因為它們的數(shù)據(jù)吞吐量較低，并且具有中等覆蓋范圍。圖表右側(cè)是蜂窩網(wǎng)絡，它提供了廣泛的區(qū)域連接，并擁有一系列技術包括低功耗廣域網(wǎng)絡(LPWA)的低吞吐量到提供非常高吞吐量的5G。它通常被用作多個移動物聯(lián)網(wǎng)設備的互聯(lián)網(wǎng)連接主干。
Wi-Fi處于頻譜范圍的中間，根據(jù)應用需求提供中到高吞吐量。吞吐量頻譜的低端有單流802.11 b/g/n，高端有單流802.11ax MIMO。
正如業(yè)界所見，物聯(lián)網(wǎng)領域有許多協(xié)議，每一種協(xié)議都發(fā)揮著特定的作用。隨著時間的推移，這些技術肯定會得到一些整合。
3. 與其他無線技術相比，Wi-Fi的技術優(yōu)勢是什么?
Wi-Fi是世界上使用最廣泛的無線標準，這使其成為物聯(lián)網(wǎng)設備的基本需要考量的標準之一。它具有必要的安全性和IP層集成，簡化了物聯(lián)網(wǎng)設備的創(chuàng)建和部署。與大多數(shù)無線技術相比，它還提供了更高的應用程序吞吐量。然而，由于更高的成本和功率，幾年前它并不是物聯(lián)網(wǎng)設備的主要協(xié)議。隨著這些協(xié)議的減少，802.11n，也被稱為Wi-Fi 4，已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)設備中的主導協(xié)議。在每年總的30-40億個Wi-Fi節(jié)點部署中，8億是物聯(lián)網(wǎng)設備，電池供電設備有2億個。預計Wi-Fi 6的部署有望進一步增加!
4. Wi-Fi 6在物聯(lián)網(wǎng)應用中的發(fā)展情況如何?
如今，大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)設備都使用Wi-Fi 4。Wi-Fi 6于2019年推出，基礎設施部署正在進行中——大多數(shù)新型路由器都具有Wi-Fi 6功能。我們預計，配備Wi-Fi 6的物聯(lián)網(wǎng)終端設備的部署將在2023年開始加快，因為它具有顯著的優(yōu)勢。
與前幾代Wi-Fi相比，Wi-Fi 6提供了更高的吞吐量。然而，大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)設備并不需要Wi-Fi 6提供的更高吞吐量。Wi-Fi 6還有許多其他好處，將推動物聯(lián)網(wǎng)設備的增長。
Wi-Fi 6對物聯(lián)網(wǎng)設備的最大好處是，由于OFDMA和MU-MIMO技術，即使是在2.4 GHz頻段，它也可以支持密集環(huán)境中許多共存的設備。由于物聯(lián)網(wǎng)設備的數(shù)量每年都在成倍增加，Wi-Fi 6將使它們能夠良好地運行并共存，而無需移動到5 GHz或6GHz頻段，這將增加成本和功耗。
Wi-Fi 6有一項名為目標喚醒時間(Target Wake Time, TWT)的新功能，它可以讓終端設備在目標時間喚醒并查找數(shù)據(jù)，而不是周期性喚醒。這大大降低了功耗，這對物聯(lián)網(wǎng)設備至關重要。
在室內(nèi)部署時，距離非常關鍵，由于波束形成和MU-MIMO，這將在Wi-Fi 6中得到改善。此外，與前幾代相比，Wi-Fi 6還提供了更可靠的連接。
總的來說，Wi-Fi 6是物聯(lián)網(wǎng)設備的重要一步。Wi-Fi 4已經(jīng)廣泛應用于物聯(lián)網(wǎng)設備，我們預計Wi-Fi 6的增長將會繼續(xù)。
Silicon Labs目前正在生產(chǎn)Wi-Fi 4設備，Wi-Fi 6也即將發(fā)布。敬請期待!
5. 請介紹一下Silicon Labs的無線物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和解決方案?
如今，物聯(lián)網(wǎng)設備在成本、性能、功耗、安全性和集成度方面都取得了突破。各種物聯(lián)網(wǎng)設備中使用多種無線協(xié)議(如上所述)，它們需要相互共存和協(xié)同工作，這增加了復雜性。Silicon Labs的使命是為物聯(lián)網(wǎng)市場創(chuàng)造無線解決方案，以構(gòu)建一個更互聯(lián)的世界。我們擁有物聯(lián)網(wǎng)設備所需的所有領先無線技術產(chǎn)品，包括藍牙、Wi-Fi、Zigbee、Thread、Z-Wave、專有無線、Wi-SUN、Sidewalk和Matter。
我們也有支持多個協(xié)議同時運行的產(chǎn)品，這是物聯(lián)網(wǎng)設備的關鍵需求。高安全性和低功耗是我們所有產(chǎn)品的兩個重要支柱，每一代產(chǎn)品我們都在不斷創(chuàng)新。我們積極參與所有的無線聯(lián)盟，并保持在無線技術的領先地位。Matter是我們最近加入的重要項目組合之一，我們積極參與CSA連接標準聯(lián)盟并推動技術開發(fā)。Silicon Labs是Matter標準的前三大代碼貢獻者之一。同時，我們也是行業(yè)領先擁有如此廣泛的無線產(chǎn)品陣容的芯片公司，這些產(chǎn)品通過統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境簡化設計，為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)者提供了易于集成的解決方案?？傮w來說，Silicon Labs提供的解決方案綜合考量了物聯(lián)網(wǎng)設備所需的成本、性能、功耗、安全、集成、無線共存和互操作性!
6. 這些無線產(chǎn)品的主要用途是什么?
我們的無線產(chǎn)品部署在各種應用中。在高層次上，我們專注于智能家居、生活、工業(yè)、醫(yī)療和商業(yè)應用的物聯(lián)網(wǎng)終端設備。
7. 請說明您的藍牙低功耗模塊及其應用?
Silicon Labs擁有廣泛的藍牙低功耗SoC和模塊組合，為幾乎所有物聯(lián)網(wǎng)應用提供了最佳解決方案，包括智能家居、智能照明、可穿戴設備、樓宇自動化、工業(yè)系統(tǒng)、便攜式醫(yī)療設備等。迄今為止，我們的藍牙產(chǎn)品已為全球超過10億臺物聯(lián)網(wǎng)設備提供無線連接功能。
我們還擁有多種協(xié)議解決方案，支持Wi-Fi、經(jīng)典藍牙、藍牙低功耗、802.15.4/Zigbee/Thread、Matter和專有無線解決方案的組合。我們剛剛推出了我們的EFR32BG24(BG24)和EFR32MG24(MG24)系列產(chǎn)品，它們集成了藍牙低功耗和人工智能/機器學習(AI/ML)硬件加速器。藍牙低功耗是物聯(lián)網(wǎng)設備的重要技術，Silicon Labs是藍牙低功耗解決方案的領導者。我們將繼續(xù)創(chuàng)新，將最新的硬件和軟件解決方案集成起來。
8. 您將如何描述Silicon Labs在無線SoC領域的領導地位?
Silicon Labs專注于“物聯(lián)網(wǎng)設備的智能無線連接”。我們擁有業(yè)界最廣泛的無線解決方案組合，包括Wi-Fi、藍牙、802.15.4/ZigBee/Thread、Z-Wave和專有無線。我們還支持新的領先協(xié)議，如Matter、Wi-SUN和Sidewalk。我們擁有市場上電池驅(qū)動設備所需的最低功耗和最高安全裝置。我們最近發(fā)布了業(yè)界首款內(nèi)置AI/ML硬件加速器的無線SoC，可實現(xiàn)更快的處理速度和更低的ML處理功耗。簡而言之，我們擁有開發(fā)領先物聯(lián)網(wǎng)設備所需的所有組件，并將繼續(xù)進一步創(chuàng)新!
9. 貴公司在2022年的重點是什么?
預計很快會有新產(chǎn)品發(fā)布嗎?我們剛剛宣布了兩種新產(chǎn)品系列，BG24和MG24，它們支持包括Matter在內(nèi)的多種無線協(xié)議，并擁有一個集成的AI/ML加速器，用于在邊緣設備的處理。我們將繼續(xù)在無線SoC上創(chuàng)新，帶來領先的解決方案，包括像Wi-Fi 6、Matter、Sidewalk和Wi-SUN等最新的無線協(xié)議。我們還將繼續(xù)加強在安全和低功耗領域的地位。我們計劃在今年余下的時間里發(fā)布一些令人興奮的消息!
（轉(zhuǎn)載）
