用于 IIoT 連接的 Wi-Fi 5 + 藍牙 5.2 組合無(wú)線(xiàn)模塊

2021-07-05

用于 IIoT 連接的 Wi-Fi 5 + 藍牙 5.2 組合無(wú)線(xiàn)模塊

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 將傳感器、設備和系統連接到互聯(lián)網(wǎng)。此外，它將這些技術(shù)直接用于制造車(chē)間，從云端收集數據以驅動(dòng)人工智能和預測分析。然而，智能醫療以及工廠(chǎng)和家庭自動(dòng)化在實(shí)現強大可靠的無(wú)線(xiàn)連接時(shí)面臨著(zhù)各種問(wèn)題。例如，軟件集成、共存、天線(xiàn)設計和全球監管認證存在顯著(zhù)的復雜性。

Wi-Fi 和藍牙的設計注意事項

Wi-Fi 和藍牙都使用 2.4GHz 頻譜。IEEE 802.11 指導各種 Wi-Fi 標準，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)。藍牙具有較低的帶寬和較短的范圍 (10m)，主要用于連接設備和使用移動(dòng)應用程序提供到 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò )。由于用戶(hù)需要最佳功能，因此最好同時(shí)使用 Wi-Fi 和藍牙。IIoT 用戶(hù)還希望最大限度地減少安全問(wèn)題。這是使用 Wi-Fi 保護訪(fǎng)問(wèn) (WPA) 和藍牙實(shí)現的安全連接。從一開(kāi)始就應考慮適當的天線(xiàn)性能。如果用戶(hù)希望他們的系統執行監管和認證批準，則必須注意實(shí)現這一點(diǎn)。預認證模塊為用戶(hù)節省了高昂的監管認證成本和時(shí)間。直接使用（Wi-Fi/藍牙）SoC 芯片組進(jìn)行設計需要用戶(hù)了解極其復雜的 RF 硬件設計、各種監管和認證流程，并會(huì )帶來(lái)大量上市時(shí)間風(fēng)險。

IEEE 802.11ac

IEEE 802.11b (2.4GHz) g (2.4GHz) n (2.4GHz/5GHz) 是傳統網(wǎng)絡(luò )標準。802.11ac (Wi-Fi 5) 包含物聯(lián)網(wǎng) (IoT)。802.11ac (Wi-Fi 5) (2.4GHz/5GHz) 與傳統 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(lái)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。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(wú)線(xiàn)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)間和更高效的數據有效負載傳輸，它使 802.11ac (Wi-Fi 5) 成為低功耗物聯(lián)網(wǎng)應用的理想選擇。

圖 1： IEEE 802.11ac 較低的每位能量減少了活動(dòng)無(wú)線(xiàn)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)現密集節點(diǎn)部署。

圖 2：IEEE 802.11ac 提供更密集的節點(diǎn)部署，因為信道間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、更可靠和更節能的連接。

解決方案

Laird Connectivity Sterling-LWB5+ Wi-Fi 和藍牙模塊以及Laird Connectivity Sterling LWB5+ 開(kāi)發(fā)套件通過(guò)支持 Wi-Fi 5 (802.11ac) 和藍牙（圖 3）響應下一代無(wú)線(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的需求。由英飛凌的 AIROC ? CYW4373E 雙頻 802.11ac + 藍牙 SoC 提供支持，提供 1x1 雙頻 (2.4/5 GHz) Wi-Fi 5 (802.11ac) 和藍牙，Sterling-LWB5+ 通過(guò)安全、可靠和強大的功能集專(zhuān)為 IIoT 連接而構建。它從一開(kāi)始就是物聯(lián)網(wǎng)——經(jīng)過(guò)全面認證、易于集成，并且是進(jìn)入市場(chǎng)的最快途徑。Sterling-LWB5+ 模塊在制造時(shí)考慮到了可制造性，并針對多個(gè)監管領(lǐng)域進(jìn)行了預認證，以降低進(jìn)入壁壘。其集成功率放大器 (PA) 和具有天線(xiàn)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)現可靠連接。它在工業(yè)溫度范圍（-40?C 至 +85?C）內可靠，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 安全標準。

圖 3： Laird Connectivity Sterling-LWB5+ Wi-Fi 和藍牙模塊以及 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(jiǎn)單的即插即用集成。

物聯(lián)網(wǎng)應用的操作系統靈活性

Linux 是一種出色的操作系統 (OS)，適用于基于微處理器的應用程序，包括家庭醫療網(wǎng)關(guān)、測試和測量、重型機械、車(chē)輛遠程信息處理和患者監護儀。Sterling-LWB5+ Linux backports 包支持許多支持向后兼容性的 Linux 內核。這種方法降低了舊內核版本風(fēng)險編譯問(wèn)題的風(fēng)險，減少了集成時(shí)間并縮短了上市時(shí)間。此外，它還為客戶(hù)提供了使用其首選內核版本的靈活性，并標準化了格式以實(shí)現向后兼容性，無(wú)需手動(dòng)為特定內核版本應用補丁。這種安排提供了處理器靈活性，可輕松與 NXP i.MX、Nvidia、Xilinx Zynq和其他流行平臺集成。

未來(lái)版本將為基于微控制器的應用提供實(shí)時(shí)操作系統 (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(yáng)能逆變器、灌溉系統、電動(dòng)工具、家庭自動(dòng)化和健康設備。