工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 將傳感器、設(shè)備和系統(tǒng)連接到互聯(lián)網(wǎng)。此外，它將這些技術(shù)直接用于制造車間，從云端收集數(shù)據(jù)以推動(dòng)人工智能和預(yù)測(cè)分析。然而，智能醫(yī)療以及工廠和家庭自動(dòng)化在實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健可靠的無線連接時(shí)面臨著各種問題。例如，在軟件集成、共存、天線設(shè)計(jì)和全球監(jiān)管認(rèn)證方面存在顯著的復(fù)雜性。該博客將展示全球英飛凌生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴 Laird Connectivity 如何利用英飛凌的 Wi-Fi ? /Bluetooth?組合 SoC 可提供全球認(rèn)證的模塊以及世界一流的設(shè)計(jì)服務(wù)、制造和客戶支持。

Wi-Fi 和藍(lán)牙的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

Wi-Fi 和藍(lán)牙都使用 2.4GHz 頻譜。IEEE 802.11 指導(dǎo)各種 Wi-Fi 標(biāo)準(zhǔn)，包括頻譜。Wi-Fi 具有高帶寬和更遠(yuǎn)的范圍 (100m)，通常用于連接到互聯(lián)網(wǎng)。藍(lán)牙具有較低的帶寬和較短的范圍 (10m)，主要用于設(shè)備之間的連接以及使用移動(dòng)應(yīng)用程序提供到 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)橛脩粝胍顑?yōu)化的功能，所以理想的是同時(shí)提供 Wi-Fi 和藍(lán)牙。IIoT 用戶還希望最大限度地減少安全問題。這是通過使用 Wi-Fi 保護(hù)訪問 (WPA) 和藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)的LE 安全連接。從一開始就應(yīng)該考慮適當(dāng)?shù)奶炀€性能。如果用戶希望他們的系統(tǒng)執(zhí)行監(jiān)管和認(rèn)證批準(zhǔn)，則必須小心謹(jǐn)慎地實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。預(yù)認(rèn)證模塊為用戶節(jié)省了高昂的監(jiān)管認(rèn)證成本和時(shí)間。直接使用（Wi-Fi/藍(lán)牙）SoC 芯片組進(jìn)行設(shè)計(jì)需要用戶了解極其復(fù)雜的 RF 硬件設(shè)計(jì)、各種監(jiān)管和認(rèn)證流程，并會(huì)帶來大量上市時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)。

IEEE 802.11ac

IEEE 802.11b (2.4GHz) g (2.4GHz) n (2.4GHz/5GHz) 是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。802.11ac (Wi-Fi 5) 擁抱物聯(lián)網(wǎng) (IoT)。802.11ac (2.4GHz/5GHz) 與傳統(tǒng) 802.11b/g/n 相比具有四大關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。

第一個(gè)優(yōu)勢(shì)來自其波束成形。波束成形在比全向更集中的方向發(fā)送信號(hào)。波束成形的方向性有助于提供更好的覆蓋范圍并減少死角和減少干擾，從而避免使用中繼器。波束成形由接入點(diǎn)使用，但需要站點(diǎn)支持該功能，提供必要的信息以將波束指向它們的方向。

第二個(gè)優(yōu)勢(shì)是每比特能量較低（圖 1）。較低的每比特能量減少了有效無線電時(shí)間，從而降低了發(fā)射和接收功率。憑借更快的傳輸時(shí)間和更高效的數(shù)據(jù)有效載荷傳輸，802.11ac (Wi-Fi 5) 成為低功耗物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的理想選擇。

圖 1：IEEE 802.11ac 降低了每比特的能量，減少了活動(dòng)無線電時(shí)間，降低了發(fā)射和接收功率。（來源：Laird Connectivity/英飛凌科技）

第三個(gè)優(yōu)勢(shì)是通道間距（圖 2）。80MHz 和 40MHz 信道提供更好的頻譜利用率。更好的頻譜利用率可減少擁塞，從而實(shí)現(xiàn)密集節(jié)點(diǎn)部署。

圖 2：越來越多的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要 IEEE 802.11ac 密集節(jié)點(diǎn)部署。802.11ac 提供更密集的節(jié)點(diǎn)部署，因?yàn)樾诺篱g隔的頻譜利用率更高。（來源：Laird Connectivity/英飛凌科技）

最后，它的 5GHz 信道為音頻、視頻和云服務(wù)提供了更干凈的頻譜。盡管 802.11ac (Wi-Fi 5) 并非獨(dú)有，但 5GHz 頻譜的可用性提供了一個(gè)更清潔、更不擁擠的 RF 環(huán)境。允許更高的帶寬、更可靠和節(jié)能的連接。

解決方案

Laird Connectivity Sterling-LWB5+ Wi-Fi 和藍(lán)牙模塊以及Laird Connectivity Sterling LWB5+ 開發(fā)套件通過支持 Wi-Fi 5 (802.11ac) 和藍(lán)牙（圖 3）響應(yīng)了對(duì)下一代無線物聯(lián)網(wǎng)的需求。采用 Infineon 的 AIROC ? CYW4373E 雙頻 802.11ac +藍(lán)牙5.2 SoC，提供 1x1 雙頻 (2.4/5 GHz) Wi-Fi 5 (802.11ac) 和藍(lán)牙, Sterling-LWB5+ 通過安全、可靠和強(qiáng)大的功能集專為 IIoT 連接而構(gòu)建。它從一開始就是物聯(lián)網(wǎng)——經(jīng)過全面認(rèn)證、易于集成并且是進(jìn)入市場(chǎng)的最快途徑。Sterling-LWB5+ 模塊在制造時(shí)考慮了可制造性，并通過了多個(gè)監(jiān)管領(lǐng)域的預(yù)認(rèn)證，以減少進(jìn)入壁壘。其集成功率放大器 (PA) 和具有天線分集的低噪聲放大器 (LNA) 可確保在惡劣的 RF 環(huán)境中實(shí)現(xiàn)可靠的連接。它在整個(gè)工業(yè)溫度范圍（-40?C 至 +85?C）內(nèi)都很可靠，其焊接模塊適用于工業(yè)振動(dòng)和沖擊需求，同時(shí)支持最新的 WPA3 安全標(biāo)準(zhǔn)。

圖 3：Laird Connectivity Sterling-LWB5+ Wi-Fi 和藍(lán)牙模塊以及 USB 適配器。（來源：貿(mào)澤電子）

Laird Connectivity 最近宣布為 LWB5+ 系列增加一個(gè) USB 適配器。支持整個(gè)工業(yè)溫度范圍，這為 Wi-Fi 和 BT 添加了簡(jiǎn)單的即插即用集成。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的操作系統(tǒng)靈活性

Linux 是適用于基于微處理器的應(yīng)用程序的出色操作系統(tǒng) (OS)，這些應(yīng)用程序包括家庭醫(yī)療網(wǎng)關(guān)、測(cè)試和測(cè)量、重型機(jī)械、車輛遠(yuǎn)程信息處理和患者監(jiān)護(hù)儀。Sterling-LWB5+ Linux 向后移植包支持許多 Linux 內(nèi)核，實(shí)現(xiàn)向后兼容性。這種方法降低了舊內(nèi)核版本出現(xiàn)編譯問題的風(fēng)險(xiǎn)，減少了集成時(shí)間并縮短了上市時(shí)間。此外，它還為客戶提供了使用他們首選內(nèi)核版本的靈活性，并為向后兼容性標(biāo)準(zhǔn)化了格式，無需手動(dòng)為特定內(nèi)核版本應(yīng)用補(bǔ)丁。這種安排提供了處理器靈活性，可輕松與 NXP i.MX、Nvidia、Xilinx Zynq和其他流行平臺(tái)集成。

未來版本將為基于微控制器的應(yīng)用提供實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) (RTOS)，例如英飛凌超低功耗、靈活且安全的 PSoC ? 6 MCU——支持太陽(yáng)能逆變器、灌溉系統(tǒng)、電動(dòng)工具、家庭等用例自動(dòng)化和健康設(shè)備。

結(jié)論

您是否希望避免阻礙實(shí)現(xiàn) IIoT 連接的典型挑戰(zhàn)和陷阱？Laird Connectivity 和 Infineon Technologies 是將 Wi-Fi 5 (802.11ac) +藍(lán)牙設(shè)計(jì)到您的下一代無線產(chǎn)品中的完美組合。Laird Connectivity 的 Sterling-LWB5+ 無線模塊承載 AIROC? CYW4373E 雙頻 802.11ac +藍(lán)牙5.2 SoC，并為客戶提供了一種簡(jiǎn)單的生產(chǎn)途徑。Sterling-LWB5+ 外形小巧、堅(jiān)固耐用且經(jīng)過全球認(rèn)證的 Wi-Fi/藍(lán)牙模塊為 Linux/Android 和 RTOS 設(shè)計(jì)提供廣泛的軟件支持。此外，工程師還得到他們的開發(fā)套件、模塊、M.2 卡和軟件示例項(xiàng)目系列的支持，以加快您的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)進(jìn)度，從而加快您的上市時(shí)間。

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審核編輯黃昊宇