为物联网画出奇妙的无线世界 物联网, 无线

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作者：邵乐峰 来源：《电子工程专辑》网站

摘要：作为物联网终端“毛细血管级”技术，无线连接技术负责将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。日前，两种最具代表性的短距离无线技术：Wi-Fi和Bluetooth，纷纷以低功耗版本亮相，意在抢滩总量达14.4万亿美元的物联网市场。


作为物联网终端“毛细血管级”技术，无线连接技术负责将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。日前，两种最具代表性的短距离无线技术：Wi-Fi和Bluetooth，纷纷以低功耗版本亮相，意在抢滩总量达14.4万亿美元的物联网市场。
　　低功耗蓝牙应用增速惊人
　
　“通过低功耗蓝牙连接将云数据安全传输到网络服务和应用中，是云计算乃至物联网的重要组成部分。”蓝牙技术联盟(SIG)首席营销官卓文泰(Suke Jawanda)表示，2013年，SIG会员企业将卖出约25亿部带有蓝牙功能的设备，而1998-2008年十年间这一数字只有1亿部而已。根据SIG的预测，2017年前全球蓝牙设备的出货量将累积达到200亿。“SIG全球目前拥有17000家成员公司，仅来自中国的会员企业就从一年前的2100家迅速增长至3436家，增幅达到60%，这也是我们加大3倍的力度投入中国市场的原因。”
　　
在Android 4.3“果冻豆”(Jelly Bean)系统推出之前，由于缺乏官方支持及开源的应用程序接口(API)，导致蓝牙低功耗的实施情况参差不齐。但随着 Android 4.3对BLE通用属性配置文件(GATT)级别的支持，各种使用蓝牙低功耗的最新智能配件产品(血糖监测仪、无线桌面、玩具、运动设备、智能遥控设备等)将会大量上市，从而带来众多新的商机。
　　
“随着最新Bluetooth Smart 4.1版本的发布，Bluetooth Smart和Bluetooth Smart Ready设备的出货量高于传统蓝牙设备的进程将被加速。”SIG大中华区技术市场经理吕荣良透露称，新版本进一步强化了蓝牙技术的几大功能，包括可用性，增加对LE任务传输协议的支持;增强创新性，可通过GATT无极限的开发和扩展未来可能出现的潜在协议;驱动物联网，支持HTTP服务，强化对组网能力和IPv6的支持等。
　　
除了常见的可穿戴设备和智能家居应用外，SIG还向业界展示了一些蓝牙技术新的使用场景。第一个有趣的案例来自植物灌溉系统—将湿度检测传感器埋在土壤里，依照所种植物设定好相应参数。当土壤中水分不足时，传感器就能够向用户手机发送提醒，告诉你需要浇水了。



图1：更智能的互联网络。

它也可以用于大面积的农作物灌溉，甚至可以和不同的应用结合起来——例如，将它和天气相关的应用连接起来，如果天气干燥炎热，可以加大湿度;如果暴雨连绵，灌溉系统可以暂时停止浇灌。此外，得益于蓝牙低功耗技术，只需在农场中架设小型太阳能板，就能完成对传感器的供电，无需架设额外线路。
　　
第二个案例则是无线充电。根据SIC与无线充电联盟(A4WP)日前达成的协议，A4WP将使用Bluetooth Smart无线电标准协调A4WP充电站和A4WP认证设备之间的充电管理和电源控制。Suke Jawanda对此解释说，蓝牙技术与其他无线充电方案最大的不同就是它能够进行身份识别。例如当你走进一家咖啡馆，将手机放在桌子上的无线充电设备充电时，咖啡馆的系统就能够通过蓝牙ID自动识别机主和座位。这意味着，无需离开座位，消费者就能用手机完成点餐和支付。
　　
低功耗Wi-Fi和低功耗BT，谁更牛?
　　
高通创锐讯(Qualcomm Atheros)进军物联网的利器之一则是低功耗Wi-Fi解决方案QCA4002/QCA4004网络平台。该公司资深副总裁郑建生认为，之所以称之为平台，是因为两款产品不但在芯片设计上采用一颗单芯片处理器和内存，无需使用其它MCU产品，还同时纳入了IP堆栈、软件中间件架构AllJoyn以及完整的网络服务，以协助客户以最低的开发成本，将低功耗Wi-Fi功能增加至任何产品。目前，海尔(Haier)已在其洗衣机/烘干机和空调设备上采用了QCA4004。
　　
高通日前开始在多个场合大力推广AllJoyn，已经开卖的智能手表Toq就支持该协议。据称它能够联接各种不同的产品、应用程序和服务，具有发现、通知、控制、传输、安全等功能。AllJoyn是开源的，可直接从网站下载SDK。“在游戏领域，采用AllJoyn后，不需要运营商网络就能实现同一区域内的多人对战;结合LBS技术，两个同样使用了AllJoyn技术的人彼此接近时，AllJoyn可以做出提醒;将所有AllJoyn连接的家电串联到一起，不仅能够在手腕上查看所有设备信息，还可以直接在手腕上控制它们的工作状态。”郑建生说。
　　
QCA4002/QCA4004均包括Green TX功能，可让设备在邻近其他设备或接入点的情况下，减少最多1/2的传输功率。这项动态功率调整功能，搭配耗电量小于1mW的睡眠模式，可实现更节能的通信功能，并延长电池续航能力(例如遥控器、恒温器及传感器等应用)。低功耗睡眠运行模式是通过主板内建的唤醒管理程序处理的，可让平台具备自我唤醒和睡眠管理功能，进一步降低睡眠模式功率(最低至微安培)。


图2：家庭智能化促进了差异型服务的产生。