集微网消息, 近年来,随着物联网的普及,物联网的连接数量和产生的数据量将爆发式增长,这对物联网终端的连接能力和计算能力提出了更高的要求。面对海量的物联网终端需求,通信SoC(System on Chip)可在性能、成本、功耗、可靠性、生命周期,以及场景适配等多个方面有效提升与优化物联网终端,因此,通信SoC将是物联网终端的必然选择。
从应用端来看,低成本、低功耗、低延时是大多数行业对通信技术的要求。相较于其他通信芯片技术,蓝牙技术通过持续不断升级更新,其在无线传输速率、传输距离、功耗等重要技术指标上不断突破,已成为目前短距离通信的最优解。
5月19日,上海橙群微电子有限公司市场销售总监胡浩作客集微网第四十五期“集微公开课”,带来题为《超低功耗,无线技术在万亿物联网市场大有可为》的精彩演讲。胡浩指出,蓝牙低功耗(BLE)是目前短距离通信的最优解,超低功耗无线技术在万亿物联网市场大有可为。
BLE是短距离通信最优解
物联网需要将采集的数据从传感层向核心网络层传递,并最终在应用层实现智能化解决方案。目前核心网络层依然沿用传统方式,数据的回传采用传统的固定网络+蜂窝移动网络的核心网架构。但是,传感层的通信技术百花齐放,在短距接入和低功率广域网络(LPWAN)两大阵营均有很大突破。前者主要包括蓝牙低功耗(BLE)、Zigbee、Wifi、Thread和Zwave等;后者包括NB-IoT、LTE-M,由全球头部运营商占据主导地位。
无线网络包含广域网和局域网。无线网包含了占用频段、功耗、延迟、传输距离等协议和标准,根据这些的不同会产生相关的芯片和技术。
低成本、低功耗、小延迟是大多数行业对通信技术的要求。其中,蓝牙低功耗(BLE)是目前短距离通信的最优解。
目前单是BLE芯片的出货量规模达到了超过10亿颗/年,是其他短距离通信芯片出货量的总和。而且BLE芯片在2019-2023年复合增长率保持在23%以上,达到16.3亿颗以上。未来几年,蓝牙设备每年净增2- 4台,对应芯片市场规模至少为百亿级水平。与之相对的,ZigBee联盟从2002年成立到现在,尚未形成规模市场。到2018年8月,出货量累计才达到5亿颗。
从蓝牙和ZigBee的对比可知,蓝牙的发展更贴合物联网的市场需求,发展迅速。
NanoBeacon:追求极致功耗和简单使用
在蓝牙迅猛发展的过程中,橙群微电子(InPlay)抓住了市场需求,迅速推出了符合市场需求的差异化产品。
据了解,该团队由一群半导体行业的资深人士组成,在设计创新的混合信号/射频无线通信的SoCs方面有着非常丰富的实战成功经验。
橙群微电子的SoCs通过先进的功能、低功耗和可靠性为客户带来价值,推动工业物联网、智能家居、游戏配件和医疗健康领域的新发展。
目前InPlay BLE家族的四大成员分别是IN612L、IN610L、IN610和IN100。作为其中的代表,IN100蓝牙芯片的NanoBeacon无线通信技术是全球首款免编程超低功耗蓝牙5无线传感器单芯片解决方案,充分体现了InPlay BLE的低电压、低功耗、多节点数、先进性能(采用ARM M4F作为CPU)等产品特性。
“超低功耗是已经融入橙群基因的一大特性。”胡浩强调到,橙群开发的产品主打特性之一就是低功耗。
具体来看,NanoBeacon的性能主要体现在以下几方面:支持蓝牙协议,信息能被手机或其他蓝牙设备所接收;低功耗,平均电流uA级,待机电流nA级,电池供电以年计;超宽工作电压,支持1.1-3.6v 工作电压,以及1.5v/3.0v 不同电池供电;远距离(可调),可适应不同的场景对于距离的不同要求。
从对比测试的结果来看,胡浩认为,“追求极致功耗和简单使用精神的NanoBeacon达到目前业界领先水平,NanoBeacon可能是市场上最低功耗的Beacon。”
值得一提的是,NanoBeacon“简单”的理念还体现在蓝牙芯片免编程。NanoBeacon技术免去了嵌入式软件编程的麻烦,它将成为无线嵌入式设计和高级软件系统API之间的桥梁,使任何软件开发人员都可以轻松地访问蓝牙信标技术,并围绕它构建各种无线物联网应用。
此外,在安全性方面,NanoBeacon做了增强Beacon的安全性选项:标识符信息是唯一的,并且与它的唯一ID有关系;有效负载将被加密,只有拥有密钥的人才能解密消息;在空中广告包是动态变化的周期性,以避免克隆信标或重播攻击;一旦存储在信标中的私钥由于任何原因被泄露,相应的信标就可以被移除并从认证服务器中退出。
NanoBeacon突出的产品特性也为其广泛应用做了良好的铺垫。“传感器采集的数据需要通过有线或者无线方式外传所有的传感器都是NanoBeacon的伙伴。”胡浩表示,这是NanoBeacon的大展身手的舞台——智能无线传感器领域。
除了智能无线传感器之外,在物流与资产管理市场也将大有可为。现代物流体系中,通信芯片需求无处不在,例如:通过蓝牙芯片技术识别并获取物品位置信息;通过无线传感器网络,建立智能物流网关,监控物品流向信息;建立大数据分析体系;利用传感器网络来监测盗窃行为或自然灾害,保护资产安全。
随着物流与资产管理市场的成本下降与性能提升,催生蓝牙技术的新应用,即资产管理和AoA蓝牙定位技术相结合。
此外,NanoBeacon还可以应用在发送ID、报警、接模拟传感器、数字传感器、定时开关传感器和MCU的modem等方面。
从行业发展来看,物联网的碎片化以及对越来越多行业的了解,可以看出BLE芯片将往越低功耗、越低成本、越远距离、越低延迟、越多链接数的趋势发展。