根據(jù)GSMA公布的數(shù)據(jù)，2020年全球IoT市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了4000億美元，設(shè)備數(shù)達(dá)到130億臺(tái)，而到了2025年，這兩個(gè)數(shù)據(jù)均會(huì)再度翻倍，蜂窩和LPWA的連接數(shù)也會(huì)迎來(lái)倍增。這種趨勢(shì)在中國(guó)市場(chǎng)尤為明顯，中國(guó)正在加快推動(dòng)IPv6、NB-IoT、5G等網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)和產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)逐步開(kāi)始規(guī)模化應(yīng)用，5G、車(chē)聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域發(fā)展取得突破。

除此之外，藍(lán)牙和Wi-Fi等傳統(tǒng)通信方式也隨著新標(biāo)準(zhǔn)的推出而煥發(fā)新的生機(jī)，比如藍(lán)牙5.2中引入的LE智能功率控制，降低整體功耗的同時(shí)提升了穩(wěn)定性，也更利于與其他2.4GHz協(xié)議共存。而Wi-Fi則是通過(guò)Wi-Fi 6E引入新的6GHz頻段，為密集的IoT通信網(wǎng)絡(luò)提供了額外帶寬。

為了更深刻了解龐大的IoT市場(chǎng)對(duì)于通信技術(shù)的新要求及發(fā)展趨勢(shì)，把握市場(chǎng)脈絡(luò)，及時(shí)抓住行業(yè)動(dòng)態(tài)，電子發(fā)燒友于2021年11月30日成功舉辦了「2021第八屆中國(guó)IoT大會(huì)-IoT通信分論壇」，邀請(qǐng)到了來(lái)自橙群微電子、精測(cè)儀器、Qorvo以及芯訊通的行業(yè)專(zhuān)家和企業(yè)代表。他們以行業(yè)內(nèi)專(zhuān)業(yè)人士視角，分享了對(duì)物聯(lián)網(wǎng)通信行業(yè)的思考及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

省掉軟件工程師的藍(lán)牙SoC芯片

在諸多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，資產(chǎn)管理是目前最常見(jiàn)一種，且Wi-Fi、藍(lán)牙、NFC和UWB等無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)均將其作為主要市場(chǎng)。由于低成本和低功耗的特性，藍(lán)牙自然也就在該應(yīng)用上占據(jù)了較大的優(yōu)勢(shì)。

橙群微電子的NanoBeacon IN100作為首個(gè)基于藍(lán)牙信標(biāo)技術(shù)的免軟件編程的藍(lán)牙SoC芯片，具備超低的成本、超低的功耗、超寬的工作電壓和高安全性等特點(diǎn)。NanoBeacon通過(guò)藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)或智能手機(jī)自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)/ID，而不需要人工干預(yù)。

IN100參數(shù)指標(biāo) / 橙群微電子

據(jù)橙群微電子總經(jīng)理吳群介紹，該芯片最大的特點(diǎn)就是沒(méi)有CPU，無(wú)需編程，這也是為了解決目前物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)需求大但工程師缺乏的問(wèn)題。只需簡(jiǎn)單的配置，NanoBeacon就可以完成藍(lán)牙協(xié)議棧的全部功能，與智能手機(jī)和藍(lán)牙基站通信。

去掉CPU的決策為該芯片帶來(lái)了很多的好處，首先，它能做到足夠低的成本，是一些一次性產(chǎn)品的理想解決方案。再者由于該芯片沒(méi)有CPU，也不需要軟件固件，這也就造成了開(kāi)發(fā)成本大大降低，單靠硬件開(kāi)發(fā)工程師和PM主導(dǎo)，就能開(kāi)發(fā)出各種藍(lán)牙應(yīng)用。

此外，IN100具備1.1V至3.6V的超寬工作范圍，僅靠單個(gè)1.5V紐扣電池的驅(qū)動(dòng)就能正常運(yùn)作，低功耗的優(yōu)勢(shì)更是可以助其運(yùn)行數(shù)年。

IN100無(wú)線(xiàn)傳感器應(yīng)用案例展示 / 橙群微電子

除了作為藍(lán)牙標(biāo)簽用于資產(chǎn)管理外，IN100還可以用于智能無(wú)線(xiàn)傳感器中，以低功率、低成本的方式將關(guān)鍵數(shù)據(jù)傳輸出去。與橙群微推出的SwitftRadio基站藍(lán)牙芯片相配合之下，甚至可以做到數(shù)百米的傳輸距離，芯片上靈活的傳感器外圍接口也足以支撐網(wǎng)絡(luò)中各種無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)，提供高效而經(jīng)濟(jì)的解決方案。

覆蓋發(fā)射到接收的物聯(lián)網(wǎng)測(cè)試解決方案

一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)射頻系統(tǒng)包括接收機(jī)和發(fā)射機(jī)，通信可能是單向通信，也有可能是雙向通信，單個(gè)系統(tǒng)內(nèi)可能會(huì)存在一個(gè)或多個(gè)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)。在物聯(lián)網(wǎng)測(cè)試過(guò)程中，發(fā)射端和接收端的射頻測(cè)試也不可懈怠。

在發(fā)射端測(cè)試中需要通過(guò)頻譜信號(hào)分析來(lái)分析一些所需參數(shù)指標(biāo)，其中一個(gè)重要指標(biāo)為信道功率。以NB-IoT為例，我們需要測(cè)量最大發(fā)射功率和最小發(fā)射功率。在不同的等級(jí)下，最高可以達(dá)到23dBm，最小發(fā)射功率可以達(dá)到-40dBm。在這種數(shù)據(jù)信號(hào)測(cè)量中，使用最大值保持加Marker點(diǎn)的傳統(tǒng)方式可能會(huì)得出不準(zhǔn)確的結(jié)果。要想測(cè)量出準(zhǔn)確的信道功率，必須用到Channel Power信道功率的功能，這也是Keysight N9000B信號(hào)分析儀標(biāo)配的功能之一。選擇好合適的信號(hào)后，儀器會(huì)自動(dòng)計(jì)算出所選信號(hào)的信道功率。

N9000B測(cè)量占用帶寬 / Keysight

其次是信號(hào)的占用帶寬OBW，即99%積分平均功率所對(duì)應(yīng)的帶寬。如果信號(hào)帶寬不夠或者過(guò)大的話(huà)，在接收端收到的信號(hào)也會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。N9000B在抓取到頻譜信號(hào)后，也會(huì)直接給出占用帶寬的數(shù)值。

針對(duì)接收端的信號(hào)測(cè)試，Keysight的N5166B CXG則完全可以勝任IoT目前的通信標(biāo)準(zhǔn)。這臺(tái)儀器采用了與X系列中高端產(chǎn)品一致的軟硬件設(shè)計(jì)體系，為通用市場(chǎng)和IoT市場(chǎng)做了優(yōu)化，性?xún)r(jià)比更高。對(duì)于較為固定的信號(hào)，該機(jī)器支持Signal Studio波形文件的離線(xiàn)播放，縮短研發(fā)測(cè)試的周期。

除了射頻測(cè)試以外，IoT應(yīng)用還面臨著其他的測(cè)試難題。比如在智能設(shè)備整機(jī)和芯片低功耗測(cè)量中，傳統(tǒng)的示波器和萬(wàn)用表在高速、連續(xù)、高動(dòng)態(tài)變化的工作電流上遇到了挑戰(zhàn)。比如IoT產(chǎn)品中，動(dòng)態(tài)范圍從nA級(jí)的休眠電流到安培級(jí)的發(fā)射電流。其次，為了照顧到各種工作情景，測(cè)量時(shí)間從幾十毫秒到數(shù)天都有可能。

Keysight的N6705C直流電源綜合測(cè)試儀和分析儀提供了高度集成的一體化測(cè)試方案，支持長(zhǎng)達(dá)1000個(gè)小時(shí)的數(shù)據(jù)采集，在N6781A/N6785A SMU模塊的支持下，可以連續(xù)捕獲8nA~8A快速變化的耗電電流波形。