瞬間實(shí)現全球互聯(lián)互通
Ignion白皮書(shū) 物聯(lián)網(wǎng)：對快速行動(dòng)者而言，這是一個(gè)潛力巨大的市場(chǎng) 物聯(lián)網(wǎng)（IoT）市場(chǎng)為開(kāi)發(fā)人員、參考設計人員、模塊制造商和系統制造商提供了巨大的發(fā)展潛力，使他們能夠引領(lǐng)組成行業(yè)伙伴們前進(jìn)，而無(wú)懼物聯(lián)網(wǎng)業(yè)態(tài)的碎片化和復雜多樣。 物聯(lián)網(wǎng)應用創(chuàng )造的真正價(jià)值不在網(wǎng)絡(luò )邊緣，而是在云端，物聯(lián)網(wǎng)設備生成的數據可以在云端進(jìn)行分析和處理。但是，為了將數據傳輸到云端，物聯(lián)網(wǎng)設備需要一個(gè)能夠根據其應用場(chǎng)景進(jìn)行高效傳輸的天線(xiàn)。然而，應用場(chǎng)景數不勝數且多種多樣，它可以是位于樓宇深處或地下的公用事業(yè)表計，也可以是國際運輸過(guò)程中的集裝箱中的追蹤器，甚至是安裝在鄉村荒野中牲畜耳朵上的追蹤器。 隨著(zhù)應用場(chǎng)景數量無(wú)限增加，當涉及到連接問(wèn)題時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)有著(zhù)非常多的可選擇連接技術(shù)。 LTE-M、Cat-1、NB-IoT、LoRa、Sigfox、Wi-Fi、Wi-SUN、3G、4G以及公共和私有的5G等技術(shù)；隨著(zhù)它們向前發(fā)展，這些技術(shù)正在將物聯(lián)網(wǎng)應用從局域網(wǎng)（Local Area Network，LAN）擴展到廣域網(wǎng)（Wide Area Network，WAN）環(huán)境，并對更低延遲、更高性能的連接產(chǎn)生了更多需求。 這種增長(cháng)背后的驅動(dòng)性需求隨處可見(jiàn)——不僅體現于正在部署更多的智能設備，而且越來(lái)越多的設備正變得智能化。根據ABI Research的數據，截至2020年底，全球估計有66億臺物聯(lián)網(wǎng)設備接入網(wǎng)絡(luò )并處于活躍狀態(tài)，其中約有8.4億臺設備使用蜂窩網(wǎng)絡(luò )，占總數的不到8%。 研究機構ABI預測，在接下來(lái)的六年時(shí)間里，采用蜂窩網(wǎng)絡(luò )的物聯(lián)網(wǎng)設備數量將增長(cháng)近7倍，到2026年全球蜂窩網(wǎng)絡(luò )物聯(lián)網(wǎng)設備的總量將達到57億臺。 將參考設計快速推向市場(chǎng) 然而，基于全球視野開(kāi)發(fā)硬件并在全球范圍內進(jìn)行推廣應用是困難的。其中不可退還工程開(kāi)發(fā)費用（Non Recurring Engineering，NRE），即研究、設計、開(kāi)發(fā)和測試新產(chǎn)品或增強功能的一次性成本，不僅決定了該產(chǎn)品是否具有商業(yè)可行性，還決定了該產(chǎn)品的上市速度。 天線(xiàn)元件尤其如此。對于物聯(lián)網(wǎng)應用開(kāi)發(fā)人員而言，如果沒(méi)有從一開(kāi)始就考慮到天線(xiàn)因素，那么它肯定會(huì )在某個(gè)時(shí)刻成為一個(gè)問(wèn)題，通常是在對設備的設計做了大量艱巨工作之后。在Ignion等公司推出標準化、芯片式天線(xiàn)，以及可以在其網(wǎng)站上就可以利用Fast Track工具完成天線(xiàn)的設計之前，為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設計、制作和測試天線(xiàn)總是一件并不輕松的工作。 然而，芯片組和模塊參考設計現在可以集成一個(gè)天線(xiàn)，它以可輕松轉入量產(chǎn)的方式提供端到端連接。這是以前沒(méi)有廣泛得到使用的模式，因為天線(xiàn)要么是必須定制設計，要么是現成可用的解決方案；它們在外形、尺寸和調諧方面的靈活性不高，因此在許多實(shí)際應用中不可能重復使用天線(xiàn)部件。 從歷史上看，這對參考設計人員來(lái)說(shuō)都是一個(gè)相當大的挑戰。Nordic Semiconductor產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)主管Petter Myhre表示：在提供微控制器時(shí)，我們一直采取的做法是讓開(kāi)發(fā)人員盡可能輕松地構建產(chǎn)品。 “我們生產(chǎn)低功耗藍牙微控制器已經(jīng)有十年的時(shí)間了，我們一直致力于通過(guò)提供軟件、工具、參考設計和布線(xiàn)圖來(lái)讓開(kāi)發(fā)人員更容易地使用低功耗藍牙微控制器，從而使其輕松地構建產(chǎn)品并將產(chǎn)品推向大眾市場(chǎng)。我們希望提供可擴展的解決方案，以便開(kāi)發(fā)人員可以輕松地構建產(chǎn)品�！盤(pán)etter Myhre說(shuō)。
“然后，當我們開(kāi)始推出蜂窩網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品時(shí)，我們嘗試了相同的方法；但在蜂窩網(wǎng)絡(luò )領(lǐng)域，傳統上只有幾家大型參考設計公司和數量不多的客戶(hù)，其產(chǎn)品的銷(xiāo)量達數十億臺。因此，他們實(shí)際上不需要讓客戶(hù)自己就能夠輕松地構建產(chǎn)品，因為參考設計人員可以在整個(gè)過(guò)程中手把手地指導他們，并在硬件方面為他們定制設計一切�！� 然而，物聯(lián)網(wǎng)正在對蜂窩網(wǎng)絡(luò )行業(yè)提出不同的需求，而“一切定制”的方法與物聯(lián)網(wǎng)所代表的開(kāi)放性背道而馳。這也與模塊制造商和參考設計人員盡力降低進(jìn)入壁壘和開(kāi)放物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)以實(shí)現更大的創(chuàng )新目標背道而馳。 Nordic Semiconductor產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)主管Petter Myhre表示：“我們希望小規模的公司也能構建基于蜂窩網(wǎng)絡(luò )的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。這就是我們將Thingy:91原型設計平臺整合在一起的原因，以便于任何人都可以方便使用。那里有傳感器和電池，還有一個(gè)可以在世界各地許多不同頻段上工作的天線(xiàn)。我們需要一個(gè)非常靈活的解決方案，我們與Ignion合作開(kāi)發(fā)了一款非常小巧的天線(xiàn)，它足夠靈活，可以在許多不同的頻段工作，這樣您就可以真正構建一個(gè)全球可用的產(chǎn)品�！� 創(chuàng )建真正全球可用的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品 隨著(zhù)向廣域網(wǎng)連接的轉變不斷深入，以及對蜂窩物聯(lián)網(wǎng)功能提出更多的需求，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )認證成為一個(gè)需要考慮的問(wèn)題，因為任何設計不良或連接阻抗不佳的設備，運營(yíng)商都會(huì )拒絕對其進(jìn)行認證，其原因是這些設備會(huì )導致網(wǎng)絡(luò )效率低下，對運營(yíng)商產(chǎn)生不好的影響。 面向全球范圍的3G、4G和5G頻段也意味著(zhù)，如果制造商不能確切地知道他們的設備將在哪里使用，就需要覆蓋廣泛的潛在頻段。從歷史上看，這意味著(zhù)要設計一系列的天線(xiàn)元件，這通常會(huì )破壞商業(yè)模式。 根據Sierra Wireless首席工程師、mangOH創(chuàng )始人兼架構師Ashish Syal的說(shuō)法：“我們面臨的問(wèn)題是我們的很多客戶(hù)都想嘗試物聯(lián)網(wǎng)項目。他們會(huì )產(chǎn)生一個(gè)想法，但發(fā)現很難推進(jìn)，許多人會(huì )在幾個(gè)月內就放棄了這個(gè)想法，因為他們無(wú)法使其產(chǎn)生經(jīng)濟效用，結果無(wú)法為其獲得資金支持�！� Sierra Wireless還采取了一些方法，盡可能簡(jiǎn)化最終物聯(lián)網(wǎng)應用開(kāi)發(fā)工作，以確保它們從一開(kāi)始就能覆蓋全球連接。
“對于mangOH開(kāi)發(fā)平臺，我們的關(guān)注點(diǎn)是包括一個(gè)可適用于2G、3G或4G等一系列技術(shù)的天線(xiàn)。Ignion使用戶(hù)無(wú)需部署多個(gè)不同的天線(xiàn)，從而使我們的工作變得更加輕松，我們可以在一個(gè)小型天線(xiàn)中實(shí)現所有這一切�！� Ashish Syal補充道。 Syal解釋了將天線(xiàn)設計轉化為射頻電路設計的好處，因為它將天線(xiàn)設計和射頻工程的黑暗藝術(shù)帶給大眾，顯著(zhù)降低了電子工程的復雜性。
Ignion：適應于不同應用的Virtual Antenna技術(shù) 考慮到射頻設計和天線(xiàn)開(kāi)發(fā)工作的復雜性和各種挑戰，Ignion通過(guò)使用一種多頻段多協(xié)議的解決方案來(lái)完成了所有艱巨的工作；該解決方案可以從一開(kāi)始就集成到任何產(chǎn)品設計中，并且可以輕松地在不同的射頻技術(shù)或頻率上重新部署。 由于Ignion天線(xiàn)硬件外形尺寸非常小巧，所以它對物聯(lián)網(wǎng)應用具有非常大的吸引力。而且該天線(xiàn)是非諧振的，它可以通過(guò)簡(jiǎn)單的電路設計為任何無(wú)線(xiàn)協(xié)議實(shí)現完全的多頻段運行。這使得天線(xiàn)集成成為一個(gè)更簡(jiǎn)單的“像往常電子系統設計” 一樣的過(guò)程，不需要特定的天線(xiàn)專(zhuān)業(yè)知識。 關(guān)鍵的創(chuàng )新之處在于，Ignion將印刷電路板（PCB）變成了唯一的輻射部件。這將天線(xiàn)的尺寸縮減到超出傳統的極限，同時(shí)系統受益于遠遠更大元件的輻射性能。這是一種全新的工作原理，它得益于一種全新的芯片式天線(xiàn)元件，在技術(shù)上將其稱(chēng)為“天線(xiàn)單元（Booster）”。 正如Sierra Wireless公司的Syal所說(shuō)：“由于Ignion所做的工作，開(kāi)發(fā)人員無(wú)需擔心構建物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品時(shí)所涉及的物理尺寸和復雜性。這使得構建設備的公司能夠專(zhuān)注于他們的核心專(zhuān)業(yè)技能，即數據的捕捉�！� 滿(mǎn)足對速度的需求 Ignion的開(kāi)發(fā)環(huán)境也有助于物聯(lián)網(wǎng)參考設計人員、開(kāi)發(fā)人員和最終的制造商縮短其設計周期。借助于Ignion的技術(shù)，從數千種潛在可用的、彼此不同的天線(xiàn)中找到合適選項的過(guò)程，被縮減到從僅有的幾款中選擇；而且，無(wú)論協(xié)議或射頻技術(shù)如何，這些天線(xiàn)都能滿(mǎn)足所有的應用場(chǎng)景。 硬件開(kāi)發(fā)人員無(wú)需等到設計周期結束后才開(kāi)始測試天線(xiàn)，然后再選擇一種天線(xiàn)進(jìn)行演示，Ignion的開(kāi)發(fā)環(huán)境使開(kāi)發(fā)人員能夠從一開(kāi)始就運行仿真。這可以幫助開(kāi)發(fā)人員更好地了解他們設計的其他方面，以及理解“這是可以用于生產(chǎn)的天線(xiàn)”和“這是可以滿(mǎn)足預期的現場(chǎng)性能”。 Sequans產(chǎn)品高級總監和項目經(jīng)理Sebastien Falgayrettes表示，這一點(diǎn)至關(guān)重要，因為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品都有可能進(jìn)入一個(gè)真正的全球性市場(chǎng)，其頻段數量自然會(huì )急劇增加。
“實(shí)際上，我們之前做過(guò)一些項目，其過(guò)程中我們必須自己去調整天線(xiàn)，所以我們知道做這件事的復雜性，知道這并不是一件容易的事情。我們也知道您不可能只在一次調試中就取得成功。通常情況下，您需要進(jìn)行多次測量、修改，然后再調整一次，這需要花費大量的時(shí)間�，F在，我們向客戶(hù)提供了一套面向實(shí)際的評估套件，并且反饋非常好�！盕algayrettes說(shuō)。 現在，利用Ignion的技術(shù)和產(chǎn)品，Sequans及其客戶(hù)可以通過(guò)調整電路板上的匹配電路來(lái)加快每次調試的速度，這對于其客戶(hù)來(lái)講尤為重要。一個(gè)關(guān)鍵的好處是，這些相同的優(yōu)勢也可以轉化到生產(chǎn)中，因為參考設計中的天線(xiàn)元件在最終設備中保持不變。設計中的天線(xiàn)不再是為了演示而存在，這解決了生產(chǎn)制造商的另一個(gè)問(wèn)題，天線(xiàn)元件從設計周期進(jìn)入生產(chǎn)都保持一致，并簡(jiǎn)化了最終設備的采購、物流和制造流程。 由于Ignion提供的天線(xiàn)和匹配網(wǎng)絡(luò )電路已經(jīng)是生產(chǎn)級的，因此可擴展性已被考慮在內。作為參考設計構建的產(chǎn)品可以在全球范圍內重新用于生產(chǎn)，只需對其進(jìn)行一些小的調整以適應不同的頻率。 “我們希望我們的客戶(hù)能夠去打造可用于全球市場(chǎng)的產(chǎn)品，這樣他們就不需要有一個(gè)適用于中國的版本，一個(gè)適用于德國的版本，一個(gè)適用于美國的版本�！盢ordic Semiconductor公司的Myhre表示，“這樣做實(shí)在是太昂貴了，因為您有太多不同的產(chǎn)品需要維護和運輸。通過(guò)嵌入包括天線(xiàn)在內的完整參考設計，我們就可以盡可能地減少障礙，以便我們能夠實(shí)現真正基于蜂窩網(wǎng)絡(luò )的物聯(lián)網(wǎng)方案�！�
Cavli Wireless的使命是通過(guò)其獨特的價(jià)值組合，讓接下來(lái)的10億臺物聯(lián)網(wǎng)設備智能地連接到物聯(lián)網(wǎng)連接管理的所有基本構建模塊，包括連接硬件、網(wǎng)絡(luò )接入、管理云等，它們全部被集成到一個(gè)統一的解決方案中，從而將全球第一個(gè)“連接即服務(wù)（Connectivity as a Service，CaaS）”解決方案以零成本捆綁物聯(lián)網(wǎng)硬件的形式推向市場(chǎng)。因此，客戶(hù)可收到預先加載了全球連接功能的工業(yè)級物聯(lián)網(wǎng)模塊，然后只需支付連接費用即可使用。 據Cavli Wireless首席運營(yíng)官Tarun Thomas的描述，Cavli的C系列智能模塊評估套件產(chǎn)品線(xiàn)采用了Ignion的TRIO mXTEND天線(xiàn)，因為它們具有卓越的多頻段性能和小尺寸外形。TRIO mXTEND天線(xiàn)在全球所有GSM/LTE頻段上都具有很高的效率，支持我們的用戶(hù)在全球多個(gè)應用和場(chǎng)景中進(jìn)行無(wú)縫集成。Cavli還擁有一系列智能連接計算模塊，這些模塊也由TRIO mXTEND天線(xiàn)提供支持，旨在幫助物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品制造商快速實(shí)現原型設計和產(chǎn)品上市。 讓復雜的事情簡(jiǎn)單化，使物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現真正可擴展 The Things Industries首席執行官Wienke Giezeman表示：The Things Industries已將Ignion的芯片式天線(xiàn)元件集成到其基于LoRa的通用節點(diǎn)中。他表示：“硬件是物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)用例總成本的重要組成部分。由于工程成本與多次射頻調試相關(guān)，所以研發(fā)活動(dòng)可能具有很高的風(fēng)險�！�
Giezeman繼續說(shuō)道：“物聯(lián)網(wǎng)不是一個(gè)封閉的系統，它是一個(gè)由許多合作伙伴提供的零組件組成的網(wǎng)絡(luò )連接系統，每個(gè)元件都是物料清單（BOM）的一部分。正因為如此，您很容易‘因小失大’，因為您購買(mǎi)了一個(gè)更便宜的元件，例如天線(xiàn)，以減少您的物料清單。但如果該天線(xiàn)的功率效率較低，它會(huì )更快地消耗電池電量，就需要有人更快地更換它。因此，您雖然減少了物料清單，卻增加了維護成本�！� Ignion的Virtual Antenna技術(shù)通過(guò)讓天線(xiàn)適應客戶(hù)的設計，而不是反其道而行之，讓客戶(hù)的設計去適應天線(xiàn)，從而消除了嵌入式設計的復雜性。硬件由非常微小的、現成可用的天線(xiàn)單元組成，它是一種表面貼裝元件，可使用與任何其他電子元件相同的標準拾取和放置技術(shù)無(wú)縫安裝到電子印制電路板中，并在參考設計階段就將最終要用的天線(xiàn)選項就放入物料清單中。
將參考設計快速推向市場(chǎng)，更快地投入生產(chǎn) 最后，Ignion易于使用的仿真工具有助于開(kāi)發(fā)人員去實(shí)現一個(gè)多用途的參考設計，而該參考設計可以很容易地進(jìn)行調整或重復使用，以將產(chǎn)品快速地推向市場(chǎng)。 Sequans公司的Falgayrettes對此進(jìn)行了解釋?zhuān)赋鲩_(kāi)發(fā)人員需要一個(gè)功能豐富且易于使用的評估套件。他說(shuō)：“調試天線(xiàn)是非常復雜和困難的，這是一個(gè)反復的過(guò)程，需要花費大量的時(shí)間�！� “但是我想說(shuō)的是，客戶(hù)想在不到一分鐘的時(shí)間內就能獲得套件，并能夠實(shí)現完整的端到端連接，因為他們希望專(zhuān)注于自己的附加價(jià)值，而不是在創(chuàng )建連接方面浪費時(shí)間。我們還需要該套件具有通用性——既可以在實(shí)驗室中使用，又可以展示物聯(lián)網(wǎng)設備在現場(chǎng)試驗中的表現，這樣您就可以看到對電池使用壽命的影響�！� Falgayrettes補充道：“現在，我們已經(jīng)向客戶(hù)提供了一個(gè)實(shí)際的評估套件，并且反饋非常好，所以我確信我們將擴大與Ignion的合作，雙方將在更多的平臺和解決方案中進(jìn)行合作�！� 對于Sierra Wireless而言，消除或減少重復的流程不僅可以簡(jiǎn)化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，還可以讓公司更快地實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)價(jià)值�！爱敼鹃_(kāi)發(fā)一款產(chǎn)品時(shí)，它正在改善我的投資，因為這加快了從開(kāi)發(fā)到最終購買(mǎi)產(chǎn)品之間的時(shí)間，”Syal說(shuō)�！暗丝s短上市時(shí)間外，它還支持終端客戶(hù)在各種新情況下去部署物聯(lián)網(wǎng)�！彼a充道。 所有這些都推動(dòng)了更多的需求，但疫情的影響表明，如果某個(gè)元件出現供應短缺，供應鏈就很容易出現問(wèn)題，并可能對制造業(yè)造成災難性的后果。然而，Ignion是一家總部位于歐洲的公司，硬件設計也是在歐洲完成的。
Ignion的天線(xiàn)生產(chǎn)使用了可由世界各地（包括越南和韓國）供應商制造的預印制電路套件，因此其元件供應鏈是抗短缺的，也證明了具有抗短缺的能力。 這是物聯(lián)網(wǎng)設備開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的關(guān)鍵考慮因素�？s短從設計到生產(chǎn)的交付周期是在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域真正取得成功的關(guān)鍵因素，一個(gè)可靠的參考設計可以讓開(kāi)發(fā)人員在競爭激烈的市場(chǎng)中擁有強大的話(huà)語(yǔ)權。 在物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統中取得成功在于消除瓶頸，Ignion正在幫助參考設計開(kāi)發(fā)人員快速解決從0到1的問(wèn)題，這樣他們的客戶(hù)就可以輕松且自信地解決從1到1000的問(wèn)題，同時(shí)縮短從開(kāi)發(fā)到盈利的時(shí)間。 為了幫助開(kāi)發(fā)商加快產(chǎn)品上市時(shí)間，Ignion已經(jīng)免費提供了其Fast Track開(kāi)發(fā)工具，這在其中文網(wǎng)站上即可進(jìn)行嘗試。使用Fast Track工具，開(kāi)發(fā)人員可以在短短24小時(shí)內，就可將經(jīng)過(guò)優(yōu)化的嵌入式天線(xiàn)加入到他們最終的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設計中。 利用Ignion英文或者中文網(wǎng)站上的Fast Track工具，在輸入其設計信息之后，開(kāi)發(fā)人員將收到一個(gè)天線(xiàn)選擇；Virtual Antenna元件選項，這是專(zhuān)為設備和應用選擇的；同時(shí)會(huì )提供在裸PCB中選擇最佳的天線(xiàn)位置，以及其他設計建議；還有包括匹配網(wǎng)絡(luò )拓撲結構、反射系數和估計效率等設置建議。 這在整個(gè)設計過(guò)程中提供了可預測性，并加速了將參考設計轉化為最終產(chǎn)品的過(guò)程。通過(guò)將現成可用的芯片式天線(xiàn)和Fast Track優(yōu)化工具相結合，客戶(hù)可以從“現成可用的標準化高性能天線(xiàn)元件”中受益。 |
