工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)將會(huì )廣泛采用蜂窩無(wú)線(xiàn)解決方案

1   哪類(lèi)工業(yè)無(wú)線(xiàn)標準會(huì )流行

Nordic認為業(yè)界將會(huì )廣泛采用用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)的蜂窩無(wú)線(xiàn)解決方案，特別是LTE-M和NBIoT，它們是由3GPP管理的開(kāi)放開(kāi)發(fā)標準。最重要的是，這將可以確保全球范圍內的互操作性和運營(yíng)可靠性。

現有數種適用于IIoT的近距離連接解決方案，關(guān)鍵問(wèn)題是通過(guò)廣域網(wǎng)提供低功耗連接(LPWAN)。我們認為蜂窩標準LTE-M和NB-IoT將會(huì )成為主流，因為L(cháng)TE-M非常適合要求低功耗、低延遲和帶有移動(dòng)性的中等吞吐量應用，例如資產(chǎn)跟蹤和可穿戴設備。另一方面，NB-IoT非常適合需要低功耗和長(cháng)距離傳輸的靜態(tài)及低吞吐量應用，例如智能計量、智能農業(yè)和智慧城市應用。

運用Nordic在超低功耗領(lǐng)域擁有的專(zhuān)業(yè)知識，我們從頭開(kāi)始構建了自己的蜂窩解決方案，成果是高度集成的nRF9160系統級封裝(SiP)器件，它支持LTE-M和NB-IoT，包括覆蓋全球范圍所需的所有頻段。全球范圍覆蓋對于IIoT的可穿戴設備和資產(chǎn)跟蹤應用尤為重要，使這些應用能夠在涵蓋國內和出口市場(chǎng)的單一平臺上實(shí)現標準化，同時(shí)加快開(kāi)發(fā)速度和縮短上市時(shí)間，還有節省庫存處理和物流成本的附加好處。

市場(chǎng)分析支持我們的前景展望。全球電信基礎設施領(lǐng)導者愛(ài)立信預測，到2023年蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的連接總數將達到41億個(gè)，是相同時(shí)期的19億個(gè)5G連接的2倍多。此外，愛(ài)立信預計，到2024年NB-IoT和LTE-M技術(shù)將占據所有蜂窩IoT連接的45%，它們在頻譜帶上將與5G共存。從長(cháng)遠來(lái)看，NB-IoT/ LTE-M驅動(dòng)的IIoT有能力與5G基礎設施共存，將會(huì )是蜂窩技術(shù)占據主導地位的決定性因素。

2   應用中的挑戰

在挑戰和困難方面，IIoT面臨著(zhù)巨大的互操作性問(wèn)題，因為在距離相對較短的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )設備之中，藍牙、ZigBee和Thread等協(xié)議在近端層面相互競爭。

在LPWAN層面，LoRaWAN與Sigfox競爭，出現了相同問(wèn)題。我們最近推出了用于LPWAN 的nRF9160器件，支持蜂窩IIoT/IoT和LTE-M/NB-IoT蜂窩標準。

資產(chǎn)跟蹤是適合采用這種蜂窩方法的典型工業(yè)場(chǎng)景。例如，位于紐約的Crosby Technologies在其ShipSafe資產(chǎn)跟蹤器中使用了Nordic的nRF9160，使用戶(hù)可通過(guò)成熟且廣泛的蜂窩基礎設施遠程監視寶貴貨品的位置和狀況。

ShipSafe具有一個(gè)內置加速度計，可以檢測并報告被監視貨品在前往目的地的途中是否遭受了可能破壞。貨品在運輸途中損壞的問(wèn)題，一直困擾著(zhù)全球貿易。根據Forrester Research調查，大約有1/4的網(wǎng)購商品被退回。亞馬遜21%的退貨是由于商品在運送時(shí)損壞所導致。由于運輸過(guò)程中的損壞，每年大約有2.6億件經(jīng)亞馬遜銷(xiāo)售的產(chǎn)品要退還給發(fā)件人，這在亞馬遜2019年接近380億美元的運輸成本中占據了不小的部分。在這種情況下，蜂窩IIoT是主流RFID跟蹤解決方案的替代方案?；趎RF9160 SiP的設備可以輕松地與低功耗藍牙收發(fā)器相互配合，然后與相對廉價(jià)的低功耗藍牙助力傳感器配對使用。這樣，便可以在全球500萬(wàn)個(gè)手機發(fā)射塔的范圍內，實(shí)時(shí)跟蹤和監視商品狀況。

3   Nordic的解決方案

●   支持LTE-M和NB-IoT的nRF9160 SiP Nordic高度集成的nRF9160器件支持LTE-M和NBIoT的全球覆蓋范圍。這款SiP器件在單一芯片上集成了傳統的調制解調器和基于A(yíng)rm^?Cortex^?-M33的功能強大的MCU，從而確保整個(gè)系統具有極低功耗。

借助先進(jìn)的芯片封裝技術(shù)，Nordic的nRF9160結合了單片芯片設計與高質(zhì)量RF前端(RFFE)，以及電源管理和系統時(shí)鐘，使nRF9160成為緊湊、完整、節能的蜂窩IIoT解決方案。除了nRF9160之外，僅需要少量的無(wú)源組件、1個(gè)天線(xiàn)和(e)SIM即可實(shí)現完整的蜂窩IIoT解決方案。

●   支持藍牙AoA定位等多協(xié)議的nRF52833 SoC定位功能對于滿(mǎn)足IIoT的需求至關(guān)重要，Nordic的多協(xié)議nRF52833 SoC可以提供適合諸多應用的解決方案。例如，位于北京的定位技術(shù)公司藍色創(chuàng )源已選擇nRF52833為其低功耗藍牙到達角(AoA)定位系統“BlueIOT”提供核心處理能力和無(wú)線(xiàn)連接。Nordic的nRF52833先進(jìn)多協(xié)議SoC結合了1個(gè)帶有浮點(diǎn)單元(FPU)的64 MHz、32位Arm^?Cortex^?-M4處理器和2.4 GHz多協(xié)議無(wú)線(xiàn)電，以支持藍牙5.2規范和測向功能。

截至2020年10月，全球僅有少數SoC器件可以滿(mǎn)足實(shí)施IIoT/IoT低功耗藍牙AoA定位解決方案的所有需求，而nRF52833是其中之一。

●   與利爾達合作分銷(xiāo)業(yè)務(wù)2020年，Nordic的一項重要配置策略是擴大在中國超低功耗無(wú)線(xiàn)市場(chǎng) (包括IIoT解決方案在內) 的占有率，并且我們與杭州的利爾達科技集團有限公司達成了分銷(xiāo)協(xié)議。該公司專(zhuān)門(mén)在國內、香港和澳門(mén)提供嵌入式系統、機器對機器(M2M)解決方案和設計服務(wù)。

（注：本文刊登于《電子產(chǎn)品世界》雜志2020年11期）