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物联网低功耗多协议网络设计如何避免信号干扰?

发布时间:2017-12-22 责任编辑:lina

【导读】在智能家居、智能工业、智能照明以及智能医疗等领域,多协议无线网络WiFi、蓝牙、ZigBee、甚至是LoRa、UWB、Thread等都会共存。随着越来越多的物联网项目从实验室走下现实,项目落地后可能会出现意想不到的问题:功耗太大、无线信号不稳定、对多协议无线网络的支持、以及无线节点数量限制。


在智能家居、智能工业、智能照明以及智能医疗等领域,多协议无线网络WiFi、蓝牙、ZigBee、甚至是LoRa、UWB、Thread等都会共存。随着越来越多的物联网项目从实验室走下现实,项目落地后可能会出现意想不到的问题:功耗太大、无线信号不稳定、对多协议无线网络的支持、以及无线节点数量限制。

就这些问题,电子工程专辑记者日前采访了Silicon Labs亚太区资深市场拓展经理陈雄基,向他请教作为一家物联网芯片、软件和解决方案的供应商,Silicon Labs是如何看待这些问题,又给出了什么样的最新解决方案。

图:Silicon Labs亚太区资深市场拓展经理陈雄基在深圳接受电子工程专辑的采访

Silicon Labs亚太区资深市场拓展经理陈雄基也认为,目前物联网的多协议网络是现在客户真实的需求,虽然这个需求早在三四年前,就由当时Silicon Labs的CEO在媒体活动上提出。“物联网肯定是多种无线协议并存,如何实现更低成本、更低功耗以及更高效率的无线网络,将会是业界共同关注的话题,这也是Silicon Labs最近几年一直在研发上的创新。”他指出。

陈雄基以蓝牙5的Mesh网络和智能家居,尤其是智能照明中常用的ZigBee网络为例,作了详细的说明。就在一个多月前 Silicon Labs 为其Wireless Gecko片上系统(SoC)和模块产品组合发布了新的动态多协议软件,可同时在单一SoC上运行zigbee和低功耗蓝牙(Bluetooth low energy),汇集了这两种协议的关键应用优势。这种多协议解决方案可实现物联网(IoT)应用的高级功能,且不会带来双芯片架构的额外复杂性和硬件成本,从而将无线子系统物料清单(BOM)成本和尺寸降低达40%。


图:Silicon Labs的无线模组和多协议 SoC采用了世界最小的SiP模块级微型设计,可以降低BOM成本并支持OTA设计。设计开发者还可以直接采用Silicon Labs的APP软件进行功能调试。  


    陈雄基认为,目前的智能家居用户,可以通过智能手机直接控制Zigbee和BLE的Mesh网络中的所有连网产品,且只需要使用到一个蓝牙接入点。

如何解决多协议网络环境下的网络干扰以及实现不同数据的稳定传输?目前,有WIFI、BT和Zigbee等众多无线网络使用2.4GHz频段,物联网产品在这种环境下极容易出现网络的干扰、堵塞,造成产品的连接中断、数据传输的缓慢甚至是失败,都是设计者们难以通过测试和调试去解决的难题。


 

Silicon Labs在芯片设计时,就提出了动态多协议的做法。即:在单一无线电的Zigbee和蓝牙通信上执行时间分隔,支持Zigbee路由、蓝牙连接和蓝牙信标。为工程师提供可配置的连接间隔,以符合应用要求。陈雄基表示,目前这种做法据他所知Silicon Labs是业界唯一已经在技术上实现的公司。

 

要实现低功耗的设计,供应商提供的设计软件很重要。Silicon Labs动态多协议软件由高度优化的无线协议栈和在Micrium OS上运行的高级无线电调度器提供有力支持。开发人员可在Simplicity Studio中获得软件开发工具包(SDK),其中也包括基于所选Wireless Gecko开发套件的可连接照明演示代码和移动APP参考设计。

上图几个不同的开发软件可以显示不同协议的网络传输状态,也可以看到即时的功耗。

 

陈雄基最后指出,这几款新的多协议软件现在已可提供给当前使用Silicon Labs  EFR32MG12和EFR32MG13 Wireless Gecko SoC和相关模块的客户。他强调说,作为一家提供商业网络解决方案超过15年以上,拥有超过1亿个配置节点的公司,Silicon Labs 可以提供更灵活的多协议无线网络的SoC的解决方案,同时兼顾到客户的低成本和低功耗等多种需求。






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