工業物聯網 (IIoT) 將傳感器、設備和系統連接到互聯網。此外，它將這些技術直接用于制造車間，從云端收集數據以推動人工智能和預測分析。然而，智能醫療以及工廠和家庭自動化在實現穩健可靠的無線連接時面臨著各種問題。例如，在軟件集成、共存、天線設計和全球監管認證方面存在顯著的復雜性。該博客將展示全球英飛凌生態系統合作伙伴 Laird Connectivity 如何利用英飛凌的 Wi-Fi ? /Bluetooth?組合 SoC 可提供全球認證的模塊以及世界一流的設計服務、制造和客戶支持。

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 具有高帶寬和更遠的范圍 (100m)，通常用于連接到互聯網。藍牙具有較低的帶寬和較短的范圍 (10m)，主要用于設備之間的連接以及使用移動應用程序提供到 Wi-Fi 網絡。因為用戶想要最優化的功能，所以理想的是同時提供 Wi-Fi 和藍牙。IIoT 用戶還希望最大限度地減少安全問題。這是通過使用 Wi-Fi 保護訪問 (WPA) 和藍牙實現的LE 安全連接。從一開始就應該考慮適當的天線性能。如果用戶希望他們的系統執行監管和認證批準，則必須小心謹慎地實現這一點。預認證模塊為用戶節省了高昂的監管認證成本和時間。直接使用（Wi-Fi/藍牙）SoC 芯片組進行設計需要用戶了解極其復雜的 RF 硬件設計、各種監管和認證流程，并會帶來大量上市時間風險。

IEEE 802.11ac

IEEE 802.11b (2.4GHz) g (2.4GHz) n (2.4GHz/5GHz) 是傳統網絡標準。802.11ac (Wi-Fi 5) 擁抱物聯網 (IoT)。802.11ac (2.4GHz/5GHz) 與傳統 802.11b/g/n 相比具有四大關鍵優勢。

第一個優勢來自其波束成形。波束成形在比全向更集中的方向發送信號。波束成形的方向性有助于提供更好的覆蓋范圍并減少死角和減少干擾，從而避免使用中繼器。波束成形由接入點使用，但需要站點支持該功能，提供必要的信息以將波束指向它們的方向。

第二個優勢是每比特能量較低（圖 1）。較低的每比特能量減少了有效無線電時間，從而降低了發射和接收功率。憑借更快的傳輸時間和更高效的數據有效載荷傳輸，802.11ac (Wi-Fi 5) 成為低功耗物聯網應用的理想選擇。

圖 1：IEEE 802.11ac 降低了每比特的能量，減少了活動無線電時間，降低了發射和接收功率。（來源：Laird Connectivity/英飛凌科技）

第三個優勢是通道間距（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，從而實現密集節點部署。

圖 2：越來越多的物聯網設備需要 IEEE 802.11ac 密集節點部署。802.11ac 提供更密集的節點部署，因為信道間隔的頻譜利用率更高。（來源：Laird Connectivity/英飛凌科技）

最后，它的 5GHz 信道為音頻、視頻和云服務提供了更干凈的頻譜。盡管 802.11ac (Wi-Fi 5) 并非獨有，但 5GHz 頻譜的可用性提供了一個更清潔、更不擁擠的 RF 環境。允許更高的帶寬、更可靠和節能的連接。

解決方案

Laird Connectivity Sterling-LWB5+ Wi-Fi 和藍牙模塊以及Laird Connectivity Sterling LWB5+ 開發套件通過支持 Wi-Fi 5 (802.11ac) 和藍牙（圖 3）響應了對下一代無線物聯網的需求。采用 Infineon 的 AIROC ? CYW4373E 雙頻 802.11ac +藍牙5.2 SoC，提供 1x1 雙頻 (2.4/5 GHz) Wi-Fi 5 (802.11ac) 和藍牙, Sterling-LWB5+ 通過安全、可靠和強大的功能集專為 IIoT 連接而構建。它從一開始就是物聯網——經過全面認證、易于集成并且是進入市場的最快途徑。Sterling-LWB5+ 模塊在制造時考慮了可制造性，并通過了多個監管領域的預認證，以減少進入壁壘。其集成功率放大器 (PA) 和具有天線分集的低噪聲放大器 (LNA) 可確保在惡劣的 RF 環境中實現可靠的連接。它在整個工業溫度范圍（-40?C 至 +85?C）內都很可靠，其焊接模塊適用于工業振動和沖擊需求，同時支持最新的 WPA3 安全標準。

圖 3：Laird Connectivity Sterling-LWB5+ Wi-Fi 和藍牙模塊以及 USB 適配器。（來源：貿澤電子）

Laird Connectivity 最近宣布為 LWB5+ 系列增加一個 USB 適配器。支持整個工業溫度范圍，這為 Wi-Fi 和 BT 添加了簡單的即插即用集成。

物聯網應用的操作系統靈活性

Linux 是適用于基于微處理器的應用程序的出色操作系統 (OS)，這些應用程序包括家庭醫療網關、測試和測量、重型機械、車輛遠程信息處理和患者監護儀。Sterling-LWB5+ Linux 向后移植包支持許多 Linux 內核，實現向后兼容性。這種方法降低了舊內核版本出現編譯問題的風險，減少了集成時間并縮短了上市時間。此外，它還為客戶提供了使用他們首選內核版本的靈活性，并為向后兼容性標準化了格式，無需手動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。

未來版本將為基于微控制器的應用提供實時操作系統 (RTOS)，例如英飛凌超低功耗、靈活且安全的 PSoC ? 6 MCU——支持太陽能逆變器、灌溉系統、電動工具、家庭等用例自動化和健康設備。

結論

您是否希望避免阻礙實現 IIoT 連接的典型挑戰和陷阱？Laird Connectivity 和 Infineon Technologies 是將 Wi-Fi 5 (802.11ac) +藍牙設計到您的下一代無線產品中的完美組合。Laird Connectivity 的 Sterling-LWB5+ 無線模塊承載 AIROC? CYW4373E 雙頻 802.11ac +藍牙5.2 SoC，并為客戶提供了一種簡單的生產途徑。Sterling-LWB5+ 外形小巧、堅固耐用且經過全球認證的 Wi-Fi/藍牙模塊為 Linux/Android 和 RTOS 設計提供廣泛的軟件支持。此外，工程師還得到他們的開發套件、模塊、M.2 卡和軟件示例項目系列的支持，以加快您的設計和生產進度，從而加快您的上市時間。

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審核編輯黃昊宇