物聯(lián)網(wǎng)
——啟動互聯(lián)世界

導讀：這是一篇關于物聯(lián)網(wǎng)技術的專稿，描繪了物聯(lián)網(wǎng)給我們帶來的改變與挑戰(zhàn)，根據(jù)安森美半導體的信息來源，評估并預測了物聯(lián)網(wǎng)未來的市場規(guī)模及應用，針對移動寬帶的覆蓋、數(shù)據(jù)信息的傳輸、感測方案的設計等問題進行了詳細的討論。最后介紹了安森美半導體實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和普及的技術方案和產(chǎn)品，給出了安森美半導體如何支持物聯(lián)網(wǎng)潛能的示例。

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）昭示著一個美好未來，不僅擁有更高的連接性，還可能整合幾乎所有一切，造福我們的日常生活。與這個機會相伴的是各種挑戰(zhàn)，包括努力找出最恰當?shù)臄⑹?，描繪這個機會對每個人（包括半導體制造商）來說有多大，以及持份者如何應對這些機會。

安森美半導體跟蹤了一些可靠的信息來源，以幫助其定義未來愿景。從這些數(shù)據(jù)中我們可以看到，物聯(lián)網(wǎng)可說就是在當下。例如，三年內(nèi)智能手機使用量將翻倍，從20億增加到40億。但這一趨勢的真正推動因素是連接性——到2025年，預計將有750億臺互聯(lián)設備，是今天的5倍。3年內(nèi)，1/5的汽車（5200萬或目前數(shù)量的兩倍多）將實現(xiàn)互聯(lián)；5年內(nèi)，當前8.6臺家庭互聯(lián)設備爆發(fā)增加近60倍，達到500臺。

物聯(lián)網(wǎng)將現(xiàn)代生活的各個方面與家庭、汽車、計算機、可穿戴設備和智能手機結合在一起，將數(shù)據(jù)推向云端與其他應用一起，如智能工廠、工業(yè)自動化和農(nóng)業(yè)等。毫無疑問，未來會出現(xiàn)更多應用，即使根據(jù)我們已知道的信息，3年內(nèi)日常數(shù)據(jù)流量預計會從2艾字節(jié)增加到120艾字節(jié)。

市場和技術挑戰(zhàn)

平衡匹配市場需求與技術的可能性是技術專家面臨的最大挑戰(zhàn)之一。一方面，市場對新產(chǎn)品的需求不斷增長，并期望更高的易用性、可擴展性、更低的成本以及更高的感知價值。但為了實現(xiàn)這些目標，系統(tǒng)架構師和器件制造商必須努力克服軟件、連接性、數(shù)據(jù)處理和高能源等等挑戰(zhàn)，還全都要在高度壓縮的期限和外形尺寸內(nèi)做到。

然而每個應用都是不同的，具體的要求也相異，這意味著每個方案要適應力強。移動寬帶擴展了物聯(lián)網(wǎng)的覆蓋范圍，并要求數(shù)Gbps的極端數(shù)據(jù)速率和每平方公里近10Tbps的容量。自動駕駛汽車、基礎設施、工業(yè)自動化和醫(yī)療應用的任務關鍵性質(zhì)要求安全性、超高數(shù)據(jù)完整性和低延遲性。

隨著物聯(lián)網(wǎng)蔓延到偏遠地區(qū)，高能效變得至關重要，期望電池壽命可達10年～ 20年，或最好能無電池運行。感測是物聯(lián)網(wǎng)的基礎，能夠讓系統(tǒng)了解周圍的萬事萬物，根據(jù)該信息處理決定并將相關信息發(fā)送到云端。雖然光、熱和壓力等基本參數(shù)的感測和測量有所進展，但基于視覺的感測仍有很大提升空間。通過基于攝像機的視覺感測，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點可以檢測甚至識別移動物體、人員和其他實時視頻信息，從而提供比以往任何時候都更為先進的感測方案。

我們預期，消費市場的創(chuàng)新將散布應用和市場之間，提升各方面的門檻。為此，安森美半導體和其他活躍在這領域的公司不斷開發(fā)創(chuàng)新高能效的產(chǎn)品，以支持物聯(lián)網(wǎng)各方面的實現(xiàn)。

物聯(lián)網(wǎng)方案

在安森美半導體，我們看到未來的物聯(lián)網(wǎng)方案將以4大功能為基礎：分析、感測、管理/支持和通信/互連。

物聯(lián)網(wǎng)最令人振奮的一項連接性發(fā)展是Sigfox?——重塑物聯(lián)網(wǎng)連接性的全球低功耗廣域網(wǎng)絡（LPWA），它極大地降低了將物理設備安全連接到云端所需的成本和能耗。

最近，安森美半導體宣布推出新的可編程射頻（RF）系統(tǒng)級封裝（SiP）AX-SIP-SFEU，為上行和下行通信提供最集成的Sigfox方案。該設備是未來幾個月將推出的SiP新系列中的首款，提供全面的即用型統(tǒng)包RF方案，以支持需要物聯(lián)網(wǎng)連接性的很多不同應用。

具有挑戰(zhàn)性的空間限制是許多物聯(lián)網(wǎng)應用的特點，因此，與基于模塊的方案相比，占位面積幾乎僅為其三分之一，且整體尺寸僅為其1/10的7mm×9mm×1mm SiP收發(fā)器為工程師提供了更大的設計自由。AX-SIPSFEU以AX-SFEU系統(tǒng)單芯片（SoC）系列的成功為基礎并集成了所有必要的功能，為Sigfox應用提供了真正的單芯片方案。這“創(chuàng)新思維”的方案有助于簡化設計，加快產(chǎn)品上市時間，并令客戶專注于天線設計而降低整體開發(fā)成本。

Sigfox聲稱擁有最低功耗的“設備到云”，超低功耗的器件設計如AX-SIP-SFEU提供了互補，實現(xiàn)最小的待機、睡眠和深度睡眠模式的電流，減少電池消耗并延長占空比。

另一個能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和普及的器件是RSL10。這款多協(xié)議藍牙5認證無線電SoC為物聯(lián)網(wǎng)帶來超低功耗無線技術。RSL10提供業(yè)界最低功耗，與其他多協(xié)議無線電SoC不同，它專為1.2V和1.5V電池應用而設計，且無需DC-DC轉換器。

RSL10具有雙核架構和2.4GHz收發(fā)器，可靈活支持藍牙低功耗（BLE）以及專用或定制的2.4GHz協(xié)議。

安森美半導體的 NCS36510也是物聯(lián)網(wǎng)連接性的方案，它是一款用于2.4GHz IEEE 802.15.4-2006應用的低功耗、全集成SoC。該方案集成了兼容的收發(fā)器、ARM?Cortex?-M3處理器、RAM、閃存、真隨機數(shù)發(fā)生器和多個外圍器件，以最少的外部元件支持全面且安全的無線網(wǎng)絡設計。

這里描述的所有器件都是安森美半導體和其他半導體廠商如何支持物聯(lián)網(wǎng)潛能的示例。這些新的低功耗方案是物聯(lián)網(wǎng)“生態(tài)系統(tǒng)”的一部分，安森美半導體的方案還包括物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)套件（IDK），為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智能城市/樓宇和移動醫(yī)療應用提供了可配置的快速原型平臺，使得工程師和最基層的開發(fā)人員都能開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應用，加快從理念到投產(chǎn)的進程。

本文由安森美半導體（ON Semiconductor）供稿