在物聯網網絡邊緣實現無線、免電池的應用

　　隨著物聯網(IoT)的快速發展，聯接的IoT設備數、傳感器數和執行器數將不斷增長。在IoT網絡邊緣，有大量的終端節點，雖然這些單個節點可能都僅需極低的功率需求，且無需持續運行(僅在需要時才啟動)，但激增的節點數會產生極高的總功耗。因此，全球面臨減少能源消耗的挑戰，需要尋求替代能源以實現免電池的新方案為這些邊緣節點供電和提升能效。同時，市場需要一系列的無線協議以實現無線互聯，從而靈活部署、方便維護和降低成本。

　　致力于推動高能效創新的安森美半導體結合能量采集和低功耗無線互聯技術，提供全面的超低功耗無線方案，包括創新的采集能量自供電方案、智能無源無線傳感器、聯接節點到云的超低功耗嵌入式硬件平臺等，解決IoT 應用的能源和線束挑戰，同時降低設計和維護成本，并符合可持續發展理念，使世界更環保。

　　低功耗技術是確保實施能量采集以實現免電池的關鍵

　　能量采集技術是指通過把如熱電、振動、運動、太陽能等產生的但尚未利用的能量回收并轉化為電能，代替電池為應用供電，在IoT的部署中將越來越重要。而通過能量采集實現免電池供電的關鍵是支持超低功耗無線協議的低功耗技術，如藍牙低功耗(BLE)， Zigbee、Sigfox、Mesh、近場通信(NFC)等標準，這些協議各有優勢，滿足不同的應用需求。結合能量采集和低功耗技術可省去電源、電池成本和更換成本，并具有環保意義。

　　藍牙低功耗開關參考設計

　　藍牙低功耗具備優化的能效，且易于聯接到智能手機，是可穿戴、醫療設備、資產跟蹤等各種智能設備進行短距離通信的首選協議。

　　安森美半導體創新的藍牙低功耗開關參考設計，基于行業最低功耗的藍牙5無線電，并結合采埃孚股份公司(ZF Friedrichshafen AG)的能量采集技術，獲取用戶按下按鈕時傳輸的能量，將此動能轉換為電磁能并最終轉化為電能，儲存起來供RSL10 SIP使用。

　　RSL10是藍牙5認證的無線電系統單芯片(SoC)，具有全集成的天線和所有無源器件，領先于嵌入式微處理器測試基準協會(EEMBC) ULPMark能效評測，取得該評測史首次超過1,000分的成績，其系統級封裝(SIP)模塊RSL10 SIP簡化系統設計并最小化物料單。

　　每次按下按鈕，能量采集方案產生300 μJ能量，這足以滿足RSL10 SIP的極低功耗要求：深度睡眠功耗僅62.5 nW，接收功耗低至7 mW。

　　該藍牙低功耗開關參考設計完全以采集的能量工作，實現真正自供電的IoT應用，為IoT定義新的超低功耗水平，應用示例包括墻面和照明控制、樓宇自動化和資產跟蹤。

　　支持低功耗無線應用的快速原型平臺B-IDK

　　安森美半導體的物聯網開發套件(IDK) 曾獲雜志《IoT Evolution》和網站IoT Evolution World選為2017物聯網演進年度產品獎、獲《ECN》選為快速原型制作影響力獎，是可配置的、聯接節點到云的快速原型平臺，涵蓋所有不同類型的能力，包括通過嵌入式軟件和固件的超低功耗互聯、傳感、驅動、電源管理，乃至基于云的管理和分析，簡化和加速設計。

　　B-IDK則是基于RSL10藍牙5并結合IDK能力的低功耗快速原型平臺，提供行業最低功耗，現成的示例代碼，支持AWS、Azure、Bluemix或定制的云服務以實現可配置的云互聯，還易于連接到其它IDK子板以擴展傳感和控制功能。

　　上述的能量采集藍牙低功耗開關與IDK和B-IDK都兼容。

　　RSL10系列支持藍牙Mesh網絡

　　傳統的藍牙互聯使兩個距離較近的設備/節點之間能點對點通信。自藍牙技術聯盟(SIG)發布藍牙Mesh，藍牙技術開始全面支持Mesh網狀網絡，提供多對多設備通信，支持達32,000臺網絡設備和強制的網絡安全，使設備制造商可以部署大規模、低功耗的藍牙Mesh網絡，實現用于智能家居、樓宇自動化和資產跟蹤等廣泛應用的遠距離互聯。

　　安森美半導體擴展了RSL10系列至支持藍牙Mesh標準，提供更多功能及行業最低功耗，通過RSL10 USB適配器更好地使IoT邊緣節點應用可受益于無處不在的、易用的藍牙低功耗。

　　NCS36510 支持ZigBee 3.0

　　ZigBee基于IEEE802.15.4標準，工作頻率為 2.4 GHz(全球通用頻率)，支持短距離、低功耗的無線通信，如今已發展到ZigBee 3.0，使用 ZigBee ProR21網絡，支持為最小、功耗最低的設備提供可靠的通信，還包括支持能量采集的Green Power。

　　如安森美半導體的NCS36510全集成、超低功耗SoC 射頻收發器，接收功耗和發送功耗分別低至6.7 mW和6.0 mW，能通過采集的能量運行，提供1.0至3.6 V寬輸入電源電壓，集成ARM?Cortex?-M3內核和640 kB閃存，并采用AES256/128、真隨機數發生器(TRNG)進行安全加密，典型應用如家庭與住宅自動化、樓宇及工業自動化、智能電網。

　　即用的RF系統級封裝方案Sigfox SiP

　　Sigfox是一種超窄帶技術，工作在200kHz帶寬，使用免授權頻譜，能實現最簡單和最低成本的互聯，支持遠程通信。

　　安森美半導體經Sigfox認證的方案支持全球所有Sigfox區域(RCZ1-RCZ 4，RCZ 7)，并符合嚴格的地方RF法規。如系統級封裝方案AX-SIP-SFEU，超低功耗設計，待機電流、睡眠電流和深度睡眠模式電流分別僅為0.55 mA、1.2 μA和180 nA，把Sigfox無線電、分立的射頻(RF)匹配、所需的所有無源器件和固件集成在單個微型方案中，提供現成的Sigfox互聯(上行和下行鏈路)，用于樓宇和家庭自動化以及傳感器和資產跟蹤，具有AT和應用編程接口(API)版本，支持RCZ1區域網絡，獲CE認證，無需額外器件和認證。

　　Sub GHz專有RF產品

　　Sub GHz支持遠距離、超低功耗通信。安森美半導體專有的Sub GHz RF產品包括獨立的RF核，如窄帶版本AX5043/AX5243、寬帶版本AX5051/AX5031等，和SoC(結合獨立的RF收發器核與一個MCU核)如AX8052F1xx、AXM0F243，并配備軟件開發工具支援設計。

　　采用這些專有的RF產品可實現適用于應用的最低功耗方案，由于不遵循標準的網絡協議，所以省去昂貴的認證費，無強制更新。

　　智能無源無線傳感器：免電池、免維護

　　安森美半導體的智能無源無線傳感器(SPS)是一款屢次獲得IoT領域創新獎的產品，它基于RFID標準協議，因而無需線纜;從接收的電磁場信號中采集能量，所以無需電池，能在難以布線或更換電池的網絡邊緣采集、測量并分析各種參數，如溫度、濕度、距離等。SPS突破了傳統的傳感器技術，具有設計低功耗IoT平臺的顯著優勢，也克服了NFC技術中通信距離短的限制。該方案的其它優勢包括：超薄、擴展成本低，從而解決空間受限的挑戰，并且配以開發套件成為一個完整的一站式解決方案，可實現多傳感器IoT應用的快速配置和修改，性價比極高，加速設計。SPS適合各種需要數據監測的場合，尤其是預測性維護、工廠自動化和數據中心等應用。

　　總結

　　IoT應用規模在不斷擴大，涉及大量的能源消耗，電池供電的設備還牽涉電池使用壽命和維護的問題。能量采集技術日益重要，低功耗無線技術是實現其意義的關鍵，這兩大技術的結合將有助于實現免電池、免維護的無線互聯應用，符合世界高能效和環保倡議。安森美半導體憑借領先的、全面的超低功耗無線技術，及豐富的技術應用知識和經驗，持續開發一系列完整的低功耗無線互聯方案，幫助在IoT網絡邊緣實現免電池/低功耗的無線IoT應用，解決能源挑戰，并降低成本和加快設計。