經(jīng)常有人問我這樣的問題：面對(duì)令人眼花繚亂的各種標(biāo)準(zhǔn)，我應(yīng)該選擇哪一種？Zigbee、Thread、Bluetooth Mesh，還是Wi-Fi？還是LoRa？還是最好等待5G和NB-IoT？
當(dāng)然，這些疑問會(huì)使人感到困惑，并阻礙物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的普及。如下圖所示，造成這種困惑的部分原因是，我們很難確定哪種標(biāo)準(zhǔn)最合適。此外，市場(chǎng)營(yíng)銷人員對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)的性能提出了不切實(shí)際的要求，如延遲（“小于幾毫秒！”），好像這真的有必要似的。事實(shí)并非如此。大多數(shù)應(yīng)用可以接受數(shù)秒的延遲；即使電視直播延遲了幾秒鐘，它仍然是電視直播。
那么，我們?nèi)绾位卮稹皯?yīng)該使用哪種標(biāo)準(zhǔn)？”通常，遇到這個(gè)問題時(shí)，我會(huì)反問“您依靠什么盈利？”一般來說，無線電標(biāo)準(zhǔn)不是盈利的決定性因素。對(duì)于無線電，大多數(shù)情況是“夠用就行”，是否盈利取決于無線網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的應(yīng)用所創(chuàng)造的價(jià)值。無線網(wǎng)絡(luò)只是無線網(wǎng)絡(luò)，就像電線就只是電線一樣。
請(qǐng)記?。簾o論現(xiàn)在的無線標(biāo)準(zhǔn)是什么，5-10年后情況可能還會(huì)發(fā)生變化，所以升級(jí)您的網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要。但距離“終極”無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)出現(xiàn)仍需很長(zhǎng)時(shí)間。
那么，我們能否展望未來，預(yù)測(cè)一下未來的發(fā)展方向？我相信預(yù)測(cè)是可行的，但首先需要介紹一些觀點(diǎn)。
我們的智能手機(jī)配備了三種無線電（4G、Wi-Fi和藍(lán)牙）。為什么是三種，而不是兩種（如平板電腦），或一種、四種？這是因?yàn)闊o線電種類與技術(shù)以及我們對(duì)不同生活空間的心理態(tài)度有關(guān)。我來解釋一下。
首先，技術(shù)。在很大程度上，無線電性能取決于三個(gè)因素：
● 范圍（您離基站的距離，如發(fā)射塔、路由器、熱點(diǎn)等）
● 數(shù)據(jù)速率（從簡(jiǎn)單的語(yǔ)音通話到觀看視頻）
● 電池壽命（越長(zhǎng)越好）
第四個(gè)因素通常是成本，有一個(gè)簡(jiǎn)單的原則：“越多越貴”。換句話說，更大的范圍通常成本更昂貴；同樣的道理也適用于更高的數(shù)據(jù)速率和更長(zhǎng)的電池壽命。然而，從技術(shù)上講，一切皆有可能，您可以只配備一種無線電；這種方式不一定經(jīng)濟(jì)高效，但您可以選擇。
還有一個(gè)極端的例子。試想一下，用無線（藍(lán)牙）耳機(jī)聽手機(jī)音樂，耳機(jī)直接與手機(jī)連接，而不與蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接。然而，從技術(shù)上講，也可以將手機(jī)和耳機(jī)都連接到蜂窩網(wǎng)絡(luò)，然后讓音樂從手機(jī)經(jīng)過蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)蕉鷻C(jī)。
另一個(gè)例子是：當(dāng)您在家中用電腦在Wi-Fi打印機(jī)上打印文檔時(shí)，您是否認(rèn)為這份文檔從電腦直接通過無線傳輸?shù)酱蛴C(jī)上？從技術(shù)上講，這是可能的（例如，通過藍(lán)牙或Wi-Fi Direct連接），但也有可能通過Wi-Fi連接到家庭路由器，并從家庭路由器經(jīng)過Wi-Fi連接到打印機(jī)。還可以將打印命令發(fā)送到云，將文檔直接從云服務(wù)器經(jīng)過電纜（或光纖）網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)郊彝ヂ酚善鳎缓鬅o線傳輸?shù)酱蛴C(jī)。使用有線和無線網(wǎng)絡(luò)組合傳輸信息的方法不計(jì)其數(shù)，坦白來說，我們已經(jīng)迷失了方向，細(xì)節(jié)也變得無關(guān)緊要。只要正常運(yùn)行，各種方法都可以接受。
其次，我們是如何體驗(yàn)空間的？這與技術(shù)關(guān)系不大，而更多與心理學(xué)相關(guān)。從最小的層面來說，我們首先體驗(yàn)的是個(gè)人空間。是否曾經(jīng)有人談話時(shí)離您太近，使您感到不舒服？如果有這樣的經(jīng)歷，您一定能明白我說的“個(gè)人空間”是什么意思。個(gè)人空間就像與您如影隨形的彈性氣泡，大小經(jīng)常會(huì)發(fā)生變化；如果身處繁忙的地鐵，您的個(gè)人空間要比在餐館或辦公室小得多。
通過聲音或視覺能夠達(dá)到的距離也可能構(gòu)成空間。此類空間可能是家或辦公室。與外面的世界相比，這里屬于私人領(lǐng)地。我們有時(shí)會(huì)區(qū)分不同的空間，如室內(nèi)和室外，或私人和公共空間。此外，還有由政府所有和管理的室外公共空間。
如果把這三個(gè)空間與手機(jī)的三種無線電對(duì)應(yīng)起來，就會(huì)帶來一種連續(xù)性：藍(lán)牙無線電適合個(gè)人空間（我們的氣泡），Wi-Fi適合私人空間，3G/4G以及即將到來的5G適合公共空間的連接。巧合？也許不是。曾經(jīng)參與“標(biāo)準(zhǔn)之戰(zhàn)”的人都知道，并不存在最高委員會(huì)能夠決定如何對(duì)三個(gè)空間劃分不同的無線電和標(biāo)準(zhǔn)。一切標(biāo)準(zhǔn)都是約定俗成的。
過去20-30年中，每種標(biāo)準(zhǔn)都試圖爭(zhēng)奪更大的使用空間，其中一些戰(zhàn)斗延續(xù)至今。新一代公共空間標(biāo)準(zhǔn)5G聲稱其在室內(nèi)運(yùn)行良好，有可能淘汰Wi-Fi。藍(lán)牙最初對(duì)Wi-Fi室內(nèi)市場(chǎng)虎視眈眈（從未成功），而Wi-Fi一直試圖用Wi-Fi Direct取代藍(lán)牙市場(chǎng)。盡管Wi-Fi Direct并沒有取得優(yōu)勢(shì)性勝利，但也沒有消亡，Wi-Fi Direct在無人機(jī)領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)了有利的小眾市場(chǎng)。
所以，到目前為止，我們至少了解了為何手機(jī)需要配置三種無線電，以及它們?nèi)绾闻c我們的“空間”體驗(yàn)方式無縫連接。但是面對(duì)種類繁多的低功耗物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，我們應(yīng)該如何選擇？首先，應(yīng)了解低功耗標(biāo)準(zhǔn)的市場(chǎng)。
低功耗標(biāo)準(zhǔn)的真正目的是在不影響范圍的情況下延長(zhǎng)電池壽命，而不是提高數(shù)據(jù)速率。通常，低功耗標(biāo)準(zhǔn)用于將設(shè)備（如傳感器）連接到網(wǎng)絡(luò)（IoT），以共享傳感器數(shù)據(jù)，而這一過程所需的數(shù)據(jù)速率比“正?！被ヂ?lián)網(wǎng)使用或觀看視頻所需的數(shù)據(jù)速率要低幾個(gè)數(shù)量級(jí)。所以，本質(zhì)上，低功耗標(biāo)準(zhǔn)通過犧牲數(shù)據(jù)速率來延長(zhǎng)電池壽命。
有趣的是，這些低功耗標(biāo)準(zhǔn)也開始涉及上文提到的三種范圍：
● 用于個(gè)人空間：低功耗藍(lán)牙（有時(shí)稱藍(lán)牙低能耗，簡(jiǎn)稱BLE）
● 用于我們的私人空間（如家、辦公室或熱點(diǎn)）：Zigbee（IEEE 802.15.4），本質(zhì)上是一種低功耗Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)
● 用于公共空間：NB-IoT/Cat-X作為4G/5G的一部分
所以，能為各類標(biāo)準(zhǔn)指明發(fā)展方向、平息激烈行業(yè)討論的答案也許是：
這種低功耗/傳感和控制兼容非常有意義，因?yàn)樗鼘?duì)應(yīng)我們的體驗(yàn)空間以及智能手機(jī)上的三種無線電。
然而，沒有什么是確定不變的，展望未來是一項(xiàng)冒險(xiǎn)的工作。各種技術(shù)繼續(xù)嘗試進(jìn)入“其他空間”，市場(chǎng)上也正在推行幾項(xiàng)計(jì)劃。包括最大限度地重用現(xiàn)有技術(shù)，或進(jìn)行簡(jiǎn)單嘗試（例如，NB-IoT/Cat-X也可以用于室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)嗎？）。類似地，有人嘗試將BLE擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)空間，并增加網(wǎng)格功能來取代Zigbee，就像20年前藍(lán)牙試圖取代Wi-Fi一樣。這些努力可能不會(huì)成功，但是各大公司還是為此投入了大量資金。
值得注意的是，在局域（室內(nèi)）和廣域（公共區(qū)域）之間可能存在第四個(gè)領(lǐng)域。部分大型室外空間仍然是半私用的，如校園、港口、機(jī)場(chǎng)和會(huì)議中心。所以，問題在于：我們是否需要為“中間”域設(shè)立一種新標(biāo)準(zhǔn)？未來會(huì)告訴我們答案。也許現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)將變得足夠靈活（并且具有成本效益），能夠滿足這種空間需求，或出現(xiàn)更合適的新標(biāo)準(zhǔn)。值得注意的是，作為一種偽室外標(biāo)準(zhǔn)，LoRa在私人和公共區(qū)域之間的中間域顯現(xiàn)出了一定的優(yōu)勢(shì)，尤其是在港口和機(jī)場(chǎng)。
接下來，我將介紹開放標(biāo)準(zhǔn)和專有標(biāo)準(zhǔn)之間的角色。歷史證明，開放通信標(biāo)準(zhǔn)往往比封閉標(biāo)準(zhǔn)更加成功。Wi-Fi將HomeRF擠出了市場(chǎng)；同樣，BLE淘汰了ANT+。
但其他標(biāo)準(zhǔn)仍處在激烈競(jìng)爭(zhēng)之中，如Zigbee、Thread和Z-Wave（Silicon Labs）。然而，Zigbee和Thread都是基于開放的IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)（就像Wi-Fi是基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)一樣），而Z Wave是專有、封閉標(biāo)準(zhǔn)。鹿死誰(shuí)手尚未可知，但很可能是Zigbee/Thread的結(jié)合；這兩種標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)使用了相同的應(yīng)用層軟件（Dotdot），唯一的區(qū)別是網(wǎng)絡(luò)層軟件。
對(duì)于涉足其他領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)，值得注意的是，Wi-Fi（高數(shù)據(jù)速率）和Zigbee（低功耗）之間的界限也并不明確。從應(yīng)用空間的角度來看，有些需要更高數(shù)據(jù)速率的應(yīng)用同時(shí)需要使用電池，因此也需要低功耗。
一段時(shí)間以來，人們一直致力于降低Wi-Fi的功耗。IEEE 802.11ah就是一個(gè)例子，盡管它似乎不可行，因?yàn)樗贕Hz以下的頻段運(yùn)行，缺乏一致性；全球不同的地區(qū)需要不同的無線電技術(shù)。然而，如果Wi-Fi 4（.11n）和Wi-Fi 5（.11ac）功率降得足夠低，換句話說，電池壽命足夠長(zhǎng)，其低功耗版本可能成為Zigbee的替代品。
以上就是無線電開發(fā)人員需要了解的未來發(fā)展趨勢(shì)和要聞。然而，前述規(guī)律始終不變：歸根到底，為最終用戶創(chuàng)造價(jià)值的是應(yīng)用的實(shí)用性，而不是無線網(wǎng)絡(luò)。時(shí)間只會(huì)告訴我們哪些標(biāo)準(zhǔn)是最成功的，但是如果您現(xiàn)在就知道如何盈利，便無需繼續(xù)等待。
作者：Cees Links，Qorvo公司無線連接業(yè)務(wù)部總經(jīng)理
本文為《電子技術(shù)設(shè)計(jì)》2019年5月刊雜志文章。
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