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用于 IIoT 連接的 Wi-Fi 5 + 藍(lán)牙 5.2 組合無線模塊
用于 IIoT 連接的 Wi-Fi 5 + 藍(lán)牙 5.2 組合無線模塊
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)以驅(qū)動(dòng)人工智能和預(yù)測分析。然而，智能醫(yī)療以及工廠和家庭自動(dòng)化在實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大可靠的無線連接時(shí)面臨著各種問題。例如，軟件集成、共存、天線設(shè)計(jì)和全球監(jiān)管認(rèn)證存在顯著的復(fù)雜性。
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 具有高帶寬和更大范圍（100 米）的特點(diǎn)，通常用于連接互聯(lián)網(wǎng)。藍(lán)牙具有較低的帶寬和較短的范圍 (10m)，主要用于連接設(shè)備和使用移動(dòng)應(yīng)用程序提供到 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)。由于用戶需要最佳功能，因此最好同時(shí)使用 Wi-Fi 和藍(lán)牙。IIoT 用戶還希望最大限度地減少安全問題。這是使用 Wi-Fi 保護(hù)訪問 (WPA) 和藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)的安全連接。從一開始就應(yīng)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)，則必須注意實(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) 包含物聯(lián)網(wǎng) (IoT)。802.11ac (Wi-Fi 5) (2.4GHz/5GHz) 與傳統(tǒng) 802.11b/g/n 相比具有四個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢。
第一個(gè)優(yōu)勢來自其波束成形。波束成形以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點(diǎn)和干擾，從而避免對(duì)中繼器的需求。接入點(diǎn)使用波束成形，但需要站點(diǎn)支持該功能，提供必要的信息以將波束指向其方向。
第二個(gè)優(yōu)勢是每比特能量較低（圖 1）。較低的每比特能量減少了活動(dòng)無線電時(shí)間，降低了發(fā)射和接收的功率。憑借更快的傳輸時(shí)間和更高效的數(shù)據(jù)有效負(fù)載傳輸，它使 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 較低的每位能量減少了活動(dòng)無線電時(shí)間，從而降低了發(fā)射和接收的功率。
第三個(gè)優(yōu)勢是通道間隔（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：IEEE 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。
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。雖然不是 802.11ac (Wi-Fi 5) 獨(dú)有的，但 5GHz 頻譜的可用性提供了一個(gè)更清潔、更不擁擠的射頻環(huán)境。允許更高的帶寬、更可靠和更節(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)下一代無線物聯(lián)網(wǎng)的需求。由英飛凌的 AIROC ? CYW4373E 雙頻 802.11ac + 藍(lán)牙 SoC 提供支持，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)入市場的最快途徑。Sterling-LWB5+ 模塊在制造時(shí)考慮到了可制造性，并針對(duì)多個(gè)監(jiān)管領(lǐng)域進(jìn)行了預(yù)認(rèn)證，以降低進(jìn)入壁壘。其集成功率放大器 (PA) 和具有天線分集功能的低噪聲放大器 (LNA) 可確保在惡劣的射頻環(huán)境中實(shí)現(xiàn)可靠連接。它在工業(yè)溫度范圍（-40?C 至 +85?C）內(nèi)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。
Laird Connectivity 最近宣布為 LWB5+ 系列增加一個(gè) USB 適配器。支持完整的工業(yè)溫度范圍，這為 Wi-Fi 和 BT 增加了簡單的即插即用集成。
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的操作系統(tǒng)靈活性
Linux 是一種出色的操作系統(tǒng) (OS)，適用于基于微處理器的應(yīng)用程序，包括家庭醫(yī)療網(wǎng)關(guān)、測試和測量、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 backports 包支持許多支持向后兼容性的 Linux 內(nèi)核。這種方法降低了舊內(nèi)核版本風(fēng)險(xiǎn)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其首選內(nèi)核版本的靈活性，并標(biāo)準(zhǔn)化了格式以實(shí)現(xiàn)向后兼容性，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——支持使用案例，例如包括太陽能逆變器、灌溉系統(tǒng)、電動(dòng)工具、家庭自動(dòng)化和健康設(shè)備。