為物聯網裝置提供“何地與何時”信息

對于需讓物聯網裝置能在約100公尺范圍內通訊的設計人員來說，適合的技術方案有許多種，甚至多到不知如何選擇，包括藍牙、IEEE 802.15.4（ZigBee、Thread和其他）、Z-Wave以及Wi-Fi等。

要在這些技術方案中做選擇時，必須詳細考慮它們的各種特性，包括傳輸距離、網狀網絡功能、是否支持原生互聯網協議（IP）、數據傳輸率、以及功耗等等。

舉例來說，藍牙SIG計劃將藍牙Class 2無線電的最小傳輸距離從10公尺擴展到40公尺。此外，還打算把網狀網絡功能增加到藍牙低功耗（Bluetooth Low Energy， BLE）中，并倍增其數據傳輸率以及降低延遲。針對工業(yè)應用，10ms范圍內的延遲是很重要的，以確保工業(yè)IoT系統(tǒng)及裝置能實時反應，以及對任何異常狀況的失效安全（Fail-safe）設定。

然而，在某些領域中，定位功能以及其他的環(huán)境數據逐漸受到重視。許多藍牙無線電已經內建溫度傳感器，這是一個很好的開始。針對位置警示，蘋果（Apple）已于2013年推出iBeacons技術，這個技術雖已普及，但它的準確度不高，無法解析1公尺以內的位置（圖3）。它主要采用近接規(guī)范（Proximity Profile， PXP），亦即利用接收訊號強度指示（Received Signal Strength Indicator， RSSI）來決定距離，但因為環(huán)境的干擾與吸收問題，RSSI會產生誤導，而且隨著距離增加，誤差更為嚴重。

圖3

藍牙iBeacons利用RF訊號的相對強度來決定位置，與不受訊號吸收與RF傳遞問題影響的時差測距相比，準確度較低。

若要取得公分等級的定位準確度，應根據到達角與出發(fā)角來計算。此技術已經過充分的研究，并且被證明是更為有效的方法（圖4）。

圖4

為了增加「何地」的訊息，GNSS網關可利用到達角、出發(fā)角、RF訊號紋定位算法以及時差測距分析等短距離無線技術來增強。

例如，ToF over Wi-Fi，透過量測一個封包需花多少時間從發(fā)射器到達接收器，已展示出能夠達到30公分以內的定位準確度。

設計人員可將此數據與GPS網關的正確時間戳結合在一起（圖5），這些網關不一定是昂貴的專用裝置：智能型手機也擁有提供此訊息的功能，并能利用任何一種無線技術，或甚至有線接口將數據連接到云端。

針對車到基礎架構（V2I）、車到車（V2V）或車到物（V2X）等各種應用，最低的通訊延遲是很重要的，因此業(yè)界正朝基于IEEE 802.11p的5.9GHz頻帶無線電移轉，利用一個10MHz通道以及適合的協議，可確保訊號延遲保持在50ms以內。