【层峰观点】Wi-Fi与多协议在物联网智能无线连接的关键角色

Silicon Labs（亦称“芯科科技”）软件开发高级副总裁Manish Kothari博士近期获邀行业媒体专访，探讨物联网设备的智能无线连接技术发展趋势。在这次独家采访中，Manish先生谈到无线物联网的创新、挑战和应用等各个层面的新进展，并以Silicon Labs广泛的无线多协议解决方案，以及Wi-Fi产品应用为例，说明如何实现连接性能、节能和设计简化以构建更智能、更互联世界。凭借创新技术，Silicon Labs正在塑造物联网、工业自动化、智能家居等领域的未来。

Silicon Labs软件开发高级副总裁Manish Kothari博士
 1. 当今物联网设计面临的主要挑战是什么？
与物联网设备相关的挑战与传统设计完全不同，传统设计通常采用墙壁供电，并拥有大量计算资源。 大多数物联网设计都是有限的计算和内存资源，需要考虑连接和应用程序。电池寿命非常重要，因为用户不应该经常更换电池。物联网设备通常是空间受限且成本敏感的设备（如无线传感器）。由于物联网设备的数量每天都在增加，射频频谱中出现了明显的拥挤现象。预计物联网设备将继续在功耗和计算资源有限的拥挤环境中提供强健的连接！ 为了简化物联网设备的开发过程，无线和网络堆栈预计将与无线解决方案集成。不仅如此，与主要云提供商的完整云连接也是必不可少的。随着黑客试图侵入这些物联网设备，安全变得越来越重要。 随着越来越多的物联网设备得到部署，它们之间的协同工作变得至关重要。例如，智能门锁应该能够连接到Wi-Fi路由器和智能手机。其他一些设备，如智能手表，也需要连接到音频耳机和传感器。 因此，整体物联网设备需要不同于笔记本电脑和手机等传统设备的硬件和软件解决方案。一刀切的方法并不是真正有效。 2. 哪些无线技术适合物联网？
物联网设备中使用了许多无线协议，包括Wi-Fi、蓝牙（Bluetooth）、蓝牙低功耗（Bluetooth Low Energy）、Zigbee、Thread和蜂窝网络（Cellular）。对于特定设备的无线通信协议的选择取决于应用、尺寸、成本、功率和其他几个因素。例如，蓝牙低功耗对于家用温度传感器是一种很好的协议，因为它耗电少，成本比其他一些协议更低，并在典型的家庭环境中提供了必要的范围。 

上面的图表是各种无线协议及其应用的简化视图。X轴是协议的有效范围，Y轴上是协议提供的应用程序吞吐量。两者都是对数尺度的——X轴上的射程将超过1000m, Y轴上的吞吐量将超过每秒1千兆。 NFC位于矩阵的左下角，因为它提供了最低的吞吐量和最短的范围，使其成为非接触式支付等应用的理想选择。在右上角，距离最远、吞吐量最高的是5G。中间还有很多协议。 例如经典蓝牙（Bluetooth Classic）主要用于短距离音频应用。蓝牙低功耗和Zigbee主要用于传感器和控制应用，因为它们的数据吞吐量较低，并且具有中等覆盖范围。图表右侧是蜂窝网络，它提供了广泛的区域连接，并拥有一系列技术包括低功耗广域网络（LPWA）的低吞吐量到提供非常高吞吐量的5G。它通常被用作多个移动物联网设备的互联网连接主干。   Wi-Fi处于频谱范围的中间，根据应用需求提供中到高吞吐量。吞吐量频谱的低端有单流802.11 b/g/n，高端有单流802.11ax MIMO。 正如业界所见，物联网领域有许多协议，每一种协议都发挥着特定的作用。随着时间的推移，这些技术肯定会得到一些整合。 3. 与其他无线技术相比，Wi-Fi的技术优势是什么？
Wi-Fi是世界上使用最广泛的无线标准，这使其成为物联网设备的基本需要考量的标准之一。它具有必要的安全性和IP层集成，简化了物联网设备的创建和部署。与大多数无线技术相比，它还提供了更高的应用程序吞吐量。然而，由于更高的成本和功率，几年前它并不是物联网设备的主要协议。随着这些协议的减少，802.11n，也被称为Wi-Fi 4，已经成为物联网设备中的主导协议。在每年总的30-40亿个Wi-Fi节点部署中，8亿是物联网设备，电池供电设备有2亿个。预计Wi-Fi 6的部署有望进一步增加！ 4. Wi-Fi 6在物联网应用中的发展情况如何？
如今，大多数物联网设备都使用Wi-Fi 4。Wi-Fi 6于2019年推出，基础设施部署正在进行中——大多数新型路由器都具有Wi-Fi 6功能。我们预计，配备Wi-Fi 6的物联网终端设备的部署将在2023年开始加快，因为它具有显著的优势。 与前几代Wi-Fi相比，Wi-Fi 6提供了更高的吞吐量。然而，大多数物联网设备并不需要Wi-Fi 6提供的更高吞吐量。Wi-Fi 6还有许多其他好处，将推动物联网设备的增长。 Wi-Fi 6对物联网设备的最大好处是，由于OFDMA和MU-MIMO技术，即使是在2.4 GHz频段，它也可以支持密集环境中许多共存的设备。由于物联网设备的数量每年都在成倍增加，Wi-Fi 6将使它们能够良好地运行并共存，而无需移动到5 GHz或6GHz频段，这将增加成本和功耗。 Wi-Fi 6有一项名为目标唤醒时间(Target Wake Time, TWT)的新功能，它可以让终端设备在目标时间唤醒并查找数据，而不是周期性唤醒。这大大降低了功耗，这对物联网设备至关重要。 在室内部署时，距离非常关键，由于波束形成和MU-MIMO，这将在Wi-Fi 6中得到改善。此外，与前几代相比，Wi-Fi 6还提供了更可靠的连接。 总的来说，Wi-Fi 6是物联网设备的重要一步。Wi-Fi 4已经广泛应用于物联网设备，我们预计Wi-Fi 6的增长将会继续。 Silicon Labs目前正在生产Wi-Fi 4设备，Wi-Fi 6也即将发布。敬请期待！ 5. 请介绍一下Silicon Labs的无线物联网产品和解决方案？
如今，物联网设备在成本、性能、功耗、安全性和集成度方面都取得了突破。各种物联网设备中使用多种无线协议（如上所述），它们需要相互共存和协同工作，这增加了复杂性。Silicon Labs的使命是为物联网市场创造无线解决方案，以构建一个更互联的世界。我们拥有物联网设备所需的所有领先无线技术产品，包括蓝牙、Wi-Fi、Zigbee、Thread、Z-Wave、专有无线、Wi-SUN、Sidewalk和Matter。 我们也有支持多个协议同时运行的产品，这是物联网设备的关键需求。高安全性和低功耗是我们所有产品的两个重要支柱，每一代产品我们都在不断创新。我们积极参与所有的无线联盟，并保持在无线技术的领先地位。Matter是我们最近加入的重要项目组合之一，我们积极参与CSA连接标准联盟并推动技术开发。Silicon Labs是Matter标准的前三大代码贡献者之一。同时，我们也是行业领先拥有如此广泛的无线产品阵容的芯片公司，这些产品通过统一的开发环境简化设计，为物联网系统开发者提供了易于集成的解决方案。总体来说，Silicon Labs提供的解决方案综合考量了物联网设备所需的成本、性能、功耗、安全、集成、无线共存和互操作性！ 6. 这些无线产品的主要用途是什么？
我们的无线产品部署在各种应用中。在高层次上，我们专注于智能家居、生活、工业、医疗和商业应用的物联网终端设备。 7. 请说明您的蓝牙低功耗模块及其应用？
Silicon Labs拥有广泛的蓝牙低功耗SoC和模块组合，为几乎所有物联网应用提供了最佳解决方案，包括智能家居、智能照明、可穿戴设备、楼宇自动化、工业系统、便携式医疗设备等。迄今为止，我们的蓝牙产品已为全球超过10亿台物联网设备提供无线连接功能。 我们还拥有多种协议解决方案，支持Wi-Fi、经典蓝牙、蓝牙低功耗、802.15.4/Zigbee/Thread、Matter和专有无线解决方案的组合。我们刚刚推出了我们的EFR32BG24（BG24）和EFR32MG24（MG24）系列产品，它们集成了蓝牙低功耗和人工智能/机器学习（AI/ML）硬件加速器。蓝牙低功耗是物联网设备的重要技术，Silicon Labs是蓝牙低功耗解决方案的领导者。我们将继续创新，将最新的硬件和软件解决方案集成起来。 8. 您将如何描述Silicon Labs在无线SoC领域的领导地位？
Silicon Labs专注于“物联网设备的智能无线连接”。我们拥有业界最广泛的无线解决方案组合，包括Wi-Fi、蓝牙、802.15.4/ZigBee/Thread、Z-Wave和专有无线。我们还支持新的领先协议，如Matter、Wi-SUN和Sidewalk。我们拥有市场上电池驱动设备所需的最低功耗和最高安全装置。我们最近发布了业界首款内置AI/ML硬件加速器的无线SoC，可实现更快的处理速度和更低的ML处理功耗。简而言之，我们拥有开发领先物联网设备所需的所有组件，并将继续进一步创新！ 9. 贵公司在2022年的重点是什么？预计很快会有新产品发布吗？
我们刚刚宣布了两种新产品系列，BG24和MG24，它们支持包括Matter在内的多种无线协议，并拥有一个集成的AI/ML加速器，用于在边缘设备的处理。我们将继续在无线SoC上创新，带来领先的解决方案，包括像Wi-Fi 6、Matter、Sidewalk和Wi-SUN等最新的无线协议。我们还将继续加强在安全和低功耗领域的地位。我们计划在今年余下的时间里发布一些令人兴奋的消息！