物聯(lián)網(wǎng)中的無線通信技術及共存方式

講到智能家居發(fā)展歷史，我們就不得不提ZigBee技術，ZigBee是基于IEEE802．15．4標準，使用頻段800Mhz／900Mhz／2．4G，因為成本低和其特有的跳躍式傳輸?shù)奶匦员还I(yè)控制，被工業(yè)控制設備商廣受歡迎。他從2001年面世以來，因其功耗低，傳輸距離長等優(yōu)勢，被廣泛運用于物物連接，無線通信領域，我們可以認為ZigBee技術的誕生是物聯(lián)網(wǎng)的萌芽狀態(tài)，ZigBee在工業(yè)控制領域運用在這項技術誕生之初就得到了廣泛運用，人們已經(jīng)開始意識到簡單的人物有線連接已經(jīng)無法滿足我們的實際需求，我們在實際運用場景中需要更多地物物無線連接和人物交互，我們可以認為這個是物聯(lián)網(wǎng)的元時代。

2013年高通推出了業(yè)內第一顆WIFI低功耗SOC，徹底打破了人們對于物聯(lián)網(wǎng)的認識，WIFI基于802．11協(xié)議，工作在2．4G／5G頻段，因為其廣域網(wǎng)接入能力的特性，使人們對物聯(lián)網(wǎng)技術眼前一亮，同時基于我國健全的互聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展能力，人們意識的借助于互聯(lián)網(wǎng)和云概念，智能終端，我們可以更加方便的對萬物進行連接，筆者以為這個是物聯(lián)網(wǎng)1．0時代，WIFI連接帶來的意義不僅僅是連接方式的改變，更是思維模式的變化，連接成為一個物理通訊方式，互聯(lián)網(wǎng)成為精神支架。

近兩年來物聯(lián)網(wǎng)從萌芽到彷徨，再到現(xiàn)在被大家廣泛認可，物聯(lián)網(wǎng)WIFI連接起到了承上啟下的作用，給設備制造商帶來了希望，我們在歡欣雀躍的迎接這個變化，但是隨著制造商對這個方向深入的發(fā)掘，有一個問題讓制造商又不得不重新面對，如何解決功耗問題，誠然高通已經(jīng)針對物聯(lián)網(wǎng)市場特別優(yōu)化了這顆SOC的功耗，但是因為WIFI的特性，功耗在傳統(tǒng)低消耗技術并沒有太多優(yōu)勢，比如Zigbee和藍牙，人們又開始重新審視低功耗物理連

接的方式和優(yōu)缺點，關于ZigBee開篇已經(jīng)介紹過，關于藍牙，其實是一個比ZigBee誕生更早的技術，基于IEEE 802．15．1協(xié)議，傳輸頻道為2．4—2．485GHz，藍牙從誕生出來就被廣泛用在了無線通信技術，比如藍牙耳機，藍牙打印機等，近兩年來隨著智能穿戴技術的發(fā)展，藍牙又被增加了新的活力。在物聯(lián)網(wǎng)這個概念被廣泛接受之前，藍牙就一直就是WIFI的好朋友，作為WIFI的技術衍生，藍牙發(fā)揮了很大的作用，比如在我們的移動筆記本或者智能手機中高端標配機型上，藍牙和WIFI就一直并存在設備中。近兩年AI音響的被市場廣泛推出，給人們一個嶄新的物聯(lián)網(wǎng)交互方式，藍牙又被賦予了新的活力。                   

前面分別介紹物聯(lián)網(wǎng)應用中的ZigBee，WIFI及藍牙技術，而隨著物聯(lián)網(wǎng)連接需求的越來越廣泛，物聯(lián)網(wǎng)的各種領域蓬勃發(fā)展，比如智能家居，智能穿戴，智能汽車等市場的深入發(fā)展，人們越來越迫切的需要這三門技術的融合。雖然這三個技術都是物聯(lián)網(wǎng)的三種通訊方式，但是所運用的場合并沒有完全重疊，ZigBee被廣泛運用在傳感器等市場，WIFI運用在

非功耗嚴格要求等家電設備和網(wǎng)關上，藍牙運用于智能穿戴及AI音響領域，這三種技術在實際物聯(lián)網(wǎng)領域上起到了相互補充的作用，所以從運用場景上看這三個技術是相互襯托，那么對于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關設備商問題就來了，既然有存在和融合的必要性，那么從技術上是否可以同時實現(xiàn)，答案當然是：可以但是有挑戰(zhàn)。

上面已經(jīng)介紹過，三個通訊方式會同時工作在一個頻段，我們都知道在同一個頻段無線通訊會相互干擾，這個困擾其實也會存在我們對這三個技術的融合中，我們在一開始的處理方式是這樣，誰強則強，無序競爭，我們對這三個通訊方式的機制不加限制，因為在技術上有重傳機制，藍牙和ZigBee數(shù)據(jù)量校小，所以在某些運用領域上面，我們對融合這個概念只是簡單地疊加，依托于重傳極小數(shù)據(jù)量的工作特性，對三個技術不加限制，通過競爭來實現(xiàn)通訊，在實際設計中我們通常通過PCB布板隔離及天線擺放等方式去盡力規(guī)避干擾所帶來的影響，潤欣科技也基于WIFI和藍牙共存及ZigBee的擴展接口上做了很多優(yōu)秀的QFN低功耗網(wǎng)關模塊。

但是隨著終端設備越來越多，人們需要連接更多的設備，更遠的距離及更高的吞吐量，同時AI音響技術的出現(xiàn)，人們對于網(wǎng)關設備審美觀念越來越高，顏值也成為一個門檻，這也迫使設備制造商選擇更小巧的的外線，所以在技術上更高增益的天線，更小的布板越來越成為趨勢，在硬件上我們之前選擇的對策已經(jīng)越來越具有瓶頸，所以我們越來越迫切的要求在機制上改變無序競爭的工作狀態(tài)，讓有效協(xié)作帶替代惡劣競爭。其實機制共存并不是一個陌生的技術，在上文中我們也有介紹手機和筆記本上，這項技術一直都有存在，但是主要存

在于終端中，但是在物聯(lián)網(wǎng)市場，我們更關切網(wǎng)關部分的融合，我們有迫切的需求需要將終端的技術擴展到我們的網(wǎng)關端，所慶幸隨著市場的預期發(fā)展，芯片廠家和更多地驅動開放者也逐漸完善了在網(wǎng)關部分的技術，我們只需要在硬件上做一些邏輯控制，這三個技術就能有效的實現(xiàn)在網(wǎng)關中。

硬件電路實現(xiàn)上我們設置三個通訊的優(yōu)先級，WIFI通訊在無優(yōu)先級或者BT／ZB優(yōu)先級較高的情況下，我們就中斷WIFI的工作，我們只需要通過GPIO口來分別表征各個通訊的優(yōu)先級及通訊狀態(tài)來對WIFI，ZigBee及藍牙進行狀態(tài)指示，通過時分來切分三個通訊方式。潤欣代理的高通產(chǎn)品線就已經(jīng)基于這三個共存率先量產(chǎn)了相關AP方案，我們也已經(jīng)同步配合了一些客戶，將這樣的方案推出了市場，如下是潤欣推出的基于高通的共存設計方案DK07，基本框圖如下。