嵌入式無線技術(shù)：我們支持什么觀點?
發(fā)布于：02-21
The?Embedded?Wireless?Promise:?Where?Do?We?Stand?
■?Cypress?Semiconductor公司無線解決方案產(chǎn)品市場工程師?Sherif?Hanna
ZigBee規(guī)格剛剛在12月推出第三版。自2004年以來，ZigBee已變得更加成熟、定義更明確、且更有針對性。這個里程碑提供了一個有趣的機會，不僅可以反映在政府的ZigBee標(biāo)準(zhǔn)上，而且還能反映在政府總體上的無線嵌入式控制(WiEC)技術(shù)上。在過去幾年里，競爭性WiEC技術(shù)的發(fā)起者已經(jīng)向設(shè)計工程師做出了多項承諾，一個問題就產(chǎn)生了：現(xiàn)在我們支持哪種觀點呢？
首先，需要給出一個定義，達到什么樣的標(biāo)準(zhǔn)才能符合WiEC技術(shù)。在收發(fā)級，它們都是低功耗的無線電設(shè)備，典型距離為10m?至50m的范圍，低于?4Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率，并在工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療(ISM)頻帶下的任何一個頻帶上運行。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議用于在無線節(jié)點之間控制通訊，范圍涉及從用于機器到機器(M2M)通信的簡單的點對點拓?fù)?，?jīng)由面向基本無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)的星狀拓?fù)?，再到高級的自行修?fù)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，其中所有的節(jié)點都能相互通信。
在嵌入式空間方面已經(jīng)花費了很多時間的設(shè)計者可能都熟悉那些WiEC發(fā)起者所做出的承諾。其承諾在強度和范圍上有所不同，但是所有的WiEC技術(shù)發(fā)起者都采用了一些關(guān)鍵詞，他們幾乎是毫無例外的都要描述所提供的特性：低功耗、低成本、高可靠性、易于design-in和簡單易用性。
對技術(shù)作出承諾以后，對投資回報率的大膽預(yù)言也出現(xiàn)了--預(yù)計廠商將在短短的幾年時間里銷售數(shù)以億計的產(chǎn)品，客戶將獲得更高的效率和更低的成本，整個世界將都在使用小型、低功耗收發(fā)器，而這些收發(fā)器又都互相連接。
遺憾的是，多年來一直大做廣告宣傳，卻沒有哪種單一的無線技術(shù)可以實現(xiàn)以上所有承諾。利用一種技術(shù)如何可以同時實現(xiàn)在家中控制電燈及在一個工廠控制安全閥門的功能呢？一些WiEC技術(shù)的發(fā)起者確實承諾過來實現(xiàn)這些功能。然而，在真正的硬件上對這些承諾進行檢驗后，發(fā)現(xiàn)市場變得日益不可信了。這可能由于發(fā)起者言過其實了，也可能是芯片和堆棧廠商交貨不足，還可能是工程師不相信單憑哪一種技術(shù)可以解決所有問題。
這些承諾沒有兌現(xiàn)有多種原因(盡管有一些承諾的確實現(xiàn)了)。首先就是一些計劃的目標(biāo)從根本上是彼此相悖的，并且工程技術(shù)挑戰(zhàn)太大?？紤]到低成本和高可靠性，設(shè)計制造一個低成本解決方案需要進行一個整體分析來縮減費用。第一，必須要縮減芯片大小，需要在收發(fā)器架構(gòu)中找到折衷的辦法(舉例來說，開環(huán)相比于閉環(huán)調(diào)制，后者可通過提高硅片尺寸達到更高的可靠性)。其次，必須縮小網(wǎng)絡(luò)堆棧的規(guī)模，最小化處理器在RF收發(fā)器上運行所需要代碼空間總量。縮小網(wǎng)絡(luò)規(guī)模很可能意味著必須要實現(xiàn)如完整的節(jié)點到節(jié)點布線和自行修復(fù)等智能特性。想要獲得這些特性？您必須在芯片的面積上下功夫。
這種方案中并沒有什么根本上的錯誤；畢竟“低成本”和“高可靠性”是相對的說法。多么低的成本才算是“低成本”？那要取決于客戶是誰。假如有一個特別的無線技術(shù)，每節(jié)點將花費100美元，那么對于一個以家庭應(yīng)用客戶為目標(biāo)的照明開關(guān)來說這樣的成本很可能過高。但是對于一個為工廠設(shè)計工業(yè)自動化解決方案的客戶而言，100美元卻可能是完全可以接受的。
對低成本和高可靠性的比較是設(shè)計無線系統(tǒng)時眾多讓步中的唯一一個例子，但是它說明了挑戰(zhàn)所在。我們尚不很清楚為什么大家都認(rèn)為必須要有一個總體上統(tǒng)一的無線技術(shù)。
然而，對于這個事實的初始反應(yīng)是眾多WiEC技術(shù)的增長，每個都聲稱其性能是任何一個其它產(chǎn)品所不及的。下面是各商標(biāo)、品牌的列表：ZigBee、ANT、Z-Wave、INSTEON、Wavenis、ISA?SP-100、WirelessHART(僅舉幾例)和許多來自Cypress、"text-indent:2em;">
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