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物联网启动互联世界
 

【作者: Brian Buchanan】2017年11月06日 星期一

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物联网(IoT)昭示着一个美好未来,不仅拥有更高的连线性,还可能整合几??所有一切,造福我们的日常生活。与这个机会相伴的是各种挑战,包括努力找出最恰当的叙述,描绘这个机会对每个人(包括半导体制造商)来说有多大,以及利益相关者如何应对这些机会。


安森美半导体追踪了一些可靠的资讯来源,以?明其未来愿景定义。从这些资料中我们可以看到,物联网可说就是在当下。例如,三年内智慧手机使用量将翻倍,从20亿增加到40亿。但这个趋势的真正推动因素来自於连线到2025年,预计将有750亿台互联装置,是今天的5倍。3年内,五分之一的汽车(5200万或目前数量的两倍多)将实现互联;5年内,当前8.6台家庭互联装置爆发增加近60倍,达到500台。


物联网将现代生活的各个方面与家庭、汽车、电脑、可穿戴装置和智慧手机结合在一起,将资料与其他应用一起推向云端,如智慧工厂、工业自动化和农业等。毫无疑问,未来会出现更多应用,即使仅根据我们已知道的资讯,三年内日常资料流程量预计会从2 EB


(Extrabytes, 百万兆位元组)增加到120 EB(Extrabytes, 百万兆位元组)。


市场和技术挑战

平衡匹配市场需求与技术的可能性是技术专家面临的最大挑战之一。一方面,市场对新产品的需求不断增长,并期??更高的易用性、可扩展性、更低的成本以及更高的感知价值。但为了实现这些目标,系统架构师和元件制造商必须努力克服软体、连线性、资料处理和高能源等等挑战,还全都要在高度压缩的期限和外观尺寸内做到!


然而,每个应用都不同,具体要求也相异,这意味着每个方案要适应力强。行动宽频扩展了物联网的覆盖范围,并要求数Gbps的极端资料速率和每平方公里近10 Tbps的容量。自动驾驶汽车、基础设施、工业自动化和医疗应用的任务关键性质要求安全、超高资料完整性和低延迟。


随着物联网蔓延到偏远地区,高能效变得至关重要,期??电池寿命可达10-20年,或最好能无电池运行。感测是物联网的基础,能够让系统了解周围的万事万物,根据该资讯处理决定并将相关资讯发送到云端。虽然光、热和压力等基本叁数的感测和测量有所进展,但基於视觉的感测仍有很大提升空间。透过摄影机的视觉感测,物联网节点可以检测甚至识别移动物体、人员和其他即时视讯资讯,从而提供前所未有的先进感测方案。


我们预期,消费市场的创新将扩散到应用和市场,提升各方面的门槛。为此,安森美半导体和其他活跃在这领域的公司不断开发创新高能效的产品,以支援物联网各方面的实现。


物联网方案

在安森美半导体,我们看到未来物联网方案将以四大功能为基础:分析、感测、管理/支援和通讯/互连。


物联网最令人振奋的一项连线性发展是Sigfox重塑物联网连线性的全球低功耗广域网路(LPWA),大量降低了物理设备安全连接到云端所需的成本和能耗。


产品特色

近期安森美半导体推出新的可程式设计射频(RF)系统级封装(SiP) AX-SIP-SFEU,为上行和下行通讯提供整合的Sigfox方案。该设备是未来几个月将推出的SiP新系列中的首款,提供全面即用型turn-key RF方案,支援需要物联网连接的许多不同应用。



图1 :  可程式设计射频系统级封装AX-SIP-SFEU,为上行和下行通讯提供整合的Sigfox方案。
图1 : 可程式设计射频系统级封装AX-SIP-SFEU,为上行和下行通讯提供整合的Sigfox方案。

具有挑战性的空间限制是许多物联网应用的特点,7 mm x 9 mm x 1 mm SiP收发器尺寸约占一个基於模块方案的板的三分之一和整体尺寸的十分之一,工程师因此获得更高的设计自由。AX-SIP-SFEU以AX-SFEU系统单晶片(SoC)系列的成功为基础并整合了所有必要功能,为Sigfox应用提供了真正的单晶片方案。这「创新思维」的方案有助於简化设计,加快产品上市时间,客户得以专注於天线设计而降低整体开发成本。


Sigfox声称拥有最低功耗的「装置到云端」,超低功耗的元件设计如AX-SIP-SFEU提供了互补,实现最小的待机、睡眠和深度睡眠模式的电流,减少电池消耗并延长工作周期。


另一个能够实现物联网发展和普及的元件是RSL10。这款多协定蓝牙5认证无线电SoC为物联网带来超低功耗无线技术。RSL10提供低功耗,与其他多协定无线电SoC不同,它专为1.2 V和1.5 V电池应用而设计,且无需DC-DC转换器。



图2 :  RSL10专为1.2 V和1.5 V电池应用而设计,且无需DC-DC转换器。
图2 : RSL10专为1.2 V和1.5 V电池应用而设计,且无需DC-DC转换器。

RSL10具有双核架构和2.4 GHz收发器,可灵活支持蓝牙低功耗(BLE)以及专利或客制的2.4 GHz协议。


安森美半导体的 NCS36510也是物联网连线性的方案,它是一款用於2.4 GHz IEEE 802.15.4-2006应用的低功耗、全整合SoC。该方案整合了相容的收发器、ARM Cortex-M3处理器、RAM、快闪记忆体、真实乱数产生器和多个周边元件,以最少的外部元件支持全面且安全的无线网路设计。



图3 :  NCS36510是一款用於2.4 GHz IEEE 802.15.4-2006应用的低功耗、全整合SoC。
图3 : NCS36510是一款用於2.4 GHz IEEE 802.15.4-2006应用的低功耗、全整合SoC。

图4 :  安森美半导体的解决方案能够使工程师和具有最少专业知识的开发人员都能开发物联网应用,加快从理念到投入生产的速度。
图4 : 安森美半导体的解决方案能够使工程师和具有最少专业知识的开发人员都能开发物联网应用,加快从理念到投入生产的速度。

这里描述的所有元件都是安森美半导体和其他半导体厂商支持物联网潜能的范例。这些新低功耗方案是物联网「生态系」的一部分,安森美半导体的方案还包括物联网开发套件(IDK),为工业物联网、智慧城市/楼宇和行动医疗应用提供可配置的快速原型平台,使工程师和具有最少专业知识的开发人员都能开发物联网应用,加快从理念到投入生产的速度。


(本文作者Brian Buchanan为安森美半导体战略管销经理)


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