優化物聯網無線解決方案的SWaP-C平衡
發布時間：2025-6-24 20:30
發布者：eechina
|
作者：e絡盟技術團隊 物聯網領域的所有創新，從醫療設備到工業設備，再到消費類產品，都需要集成方案以優化無線技術的應用。隨意增加無線連接將導致不必要的開支，既浪費了電力也增加了成本。雖然終端設備的形狀和尺寸千差萬別，但大家普遍會考慮成本，其次是尺寸和重量。不過，所有這些要求都很容易被低功耗這一基本需求所掩蓋，無論技術規格如何，都必須進行戰略性權衡，以便在開發過程中成功解決 SWaP-C（尺寸、重量、功耗和成本）的難題。 在軍事和航空航天領域，平衡 SWaP-C 是非常好理解的，而在物聯網領域，也同樣適用。物聯網中的許多終端設備都被設計成適合長時間運行，無需維護，包括更換電池。由于終端設備最可能采用某種形式的無線連接，選擇無線技術將成為 SWaP-C 計算的主要部分。不管貴公司要推出的物聯網產品采用何種規格，您都需要進行戰略性權衡，以成功解決 SWaP-C 的難題。其中，關鍵在于理解各種無線技術的差異，以及哪種技術適合您的產品。 
物聯網無線連接技術 豐富的無線連接解決方案 為復雜產品選擇合適的無線技術絕非簡單的“一對一”對應關系。換言之，通常需要將 Wi-Fi、藍牙、LPWAN 和蜂窩技術等多種配置組合起來。從單個節點的角度來看，向網絡服務器發送消息所需的功耗，是由整個網絡中所有積極參與的節點共同承擔的。 例如，在一定規模的自我修復型網狀網絡中，一條消息可能會被多個節點接收并轉發，這在某些情況下可能會導致不必要的能耗。這種特性常見于采用網狀拓撲結構的個人局域網（PAN）和局域網（LAN）無線技術，如藍牙和 ZigBee。我們當然清楚這一點，但 Wi-Fi 網絡的覆蓋范圍通常受到頻率、傳輸功率、天線類型、位置和環境等多種因素的限制。雖然 Wi-Fi 已經非常成熟，但作為新一代技術，Wi-Fi 6 為新產品開發帶來了顛覆想象的可能性。 這種特性在 WAN 無線技術，如：蜂窩和低功耗廣域網 (LPWA)中并不常見，因為這類技術專為數公里距離的數據傳輸而設計，而不是像 PAN 或 LAN 那樣只覆蓋幾米的范圍。這包括為授權頻譜開發的技術，如 LTE-M 和 NB-IoT，以及在非授權頻譜中運行的 LPWA，如 Sigfox 和 LoRaWAN。
由于在授權頻譜中構建和運營蜂窩網絡的成本極高，因此至少在部署初期，出于成本考慮，可以排除開發如 LTE-M 和 NB-IoT 這樣的解決方案。同樣，那些依賴大量本地節點以確保連接性和擴展覆蓋范圍的網絡（如藍牙和 ZigBee），尤其是在覆蓋大面積或長距離場景時，也可能會增加整體擁有成本 (TCO)。 Sigfox 和 LoRaWAN 等技術提供的解決方案力求克服這些限制，方法是為低帶寬消息（數十個字節）提供長距離連接（數十公里），同時保持非常低的功耗（單顆電池可使用數年），并且不需要承擔網絡運營商的責任。雖然在傳統意義上不能將它們視為蜂窩網絡，但在非授權頻譜中運行的 LPWAN 確實需要基站提供覆蓋。 我們知道這些技術可以相互融合，但為了優化性能和進行 SWaP-C 權衡，需要根據具體的用例需求，以及某項功能為目標市場帶來的價值，選擇合適的技術和進行合適的配置。選擇哪種無線技術及其組合，僅是需要考慮的眾多因素之一。值得一提的是，每種連接解決方案都有其優缺點，顯然沒有“一刀切”的方法。更重要的是要了解可用的各種選項，以及影響決策的其他因素，比如數據傳輸速率、延遲、移動性、傳輸距離、覆蓋范圍、安全性等等。此外，物聯網應用的基本用例需求可能會在其生命周期內發生變化，因為在分析數據模式后，從機器等設備收集的數據量或數據類型可能需要進行調整。 |
網友評論