低功耗廣域網（LPWAN）作為物聯網的重要分支，得到了社會各界的關注。同樣用一組數據來闡述LPWAN這幾年的進展情況。截至2021年4月，全球已經有71個國家投資建設了129張移動物聯網，其中NB-IoT網絡達到93張。另根據IoT Analytics的預測，2017- 2023年間，低功耗廣域網絡連接數年復合增長率將達到109%，到2023年低功耗廣域網絡連接數總數超過11億，用戶在此類連接上的支出超過47億美元。Silicon Labs（亦稱“芯科科技”）物聯網無線技術經理Cristian Cotiga先生近期獲邀參加行業媒體－與非網的低功耗廣域網專題采訪，他以問答形式探討物聯網行業的低功耗無線標準發展動態，并特別針對極具未來應用潛力的Matter和Wi-SUN技術進行深入解析。您可以點擊文末的閱讀原文或是訪問Silicon Labs在線社區獲取完整內容：
Silicon Labs物聯網無線技術經理Cristian Cotiga先生
1. 2021年，在物聯網領域發生了哪些重要的變革性事件，請舉例說明。Cristian: 隨著時間的推移，在智能表計和智慧城市市場中，Wi-SUN技術將擁有較高的市場價值，原因如下：- 智能表計和智慧城市市場的主要參與廠商一直在使用Wi-SUN，并對其提供了強有力的支持。
- 有一個強大的聯盟在開發這項技術，并推動其采用和強化其互操作性。
- 擁有巨大的生態系統（已部署了超過1億個具備Wi-SUN功能的節點），且已有多家供應商在開發和部署 Wi-SUN解決方案。
- Wi-SUN 是一種可擴展的（無論是成千上萬的節點數量還是城市規模的覆蓋范圍）、安全的網狀網絡（Mesh）技術，具有靈活的數據速率和調制功能，可以滿足智慧城市和智能表計領域中的各種案例和應用。
- 它也是基于開放標準的，采用了經過驗證且廣泛應用的協議，如 UDP和IPv6等。由于Wi-SUN是基于互聯網協議（IP）的，因此它支持在上層實現統一，并且可以利用與企業應用、網絡管理、服務質量（QoS）、安全功能和人才庫相關的大量知識和專業技能。這些對于開發和部署大規模的智能表計和智慧城市網絡與應用至關重要。
以上這些就是Silicon Labs投資Wi-SUN技術并推動其發展的原因，我們堅信它會取得長期的成功。2. NB-IoT、LoRa、eMTC、Sigfox、Wi-SUN分別在哪些應用領域占據優勢？Cristian: 上述每項技術都是為了應對某些特定的細分市場和應用場景而開發的。每項技術在其目標市場上都具備一定的優勢。我的觀點如下：- NB-IoT：非常適合需要移動性和全國/國際覆蓋范圍的應用。例如，跟蹤集裝箱運輸。
- eMTC：它是NB-IoT和LTE-M的5G版本，因此上述關于NB-IoT的說明也適用于此。
- LoRa：適用于距離很遠、數據很少/數據速率很低、發送頻率也很低的應用場景。例如，森林土壤傳感器每天只報告一次土壤濕度。
- SigFox：目標應用場景與LoRa相同。主要區別在于SigFox的數據速率更低，有效負載也非常低，因此SigFox適合的應用就更加有限。SigFox是完全專有的，而LoRaWAN（上層）則是開放規范。
- Wi-SUN：面向智能表計和智慧城市應用。該技術足夠靈活，可以應對一些LoRa和SigFox的應用場景，但反之則不然。
3. “多模芯”成為一種趨勢，您如何看待其中的疊加優勢和成本劣勢？Cristian: 由于更多的物聯網產品開始需要第二種協議（如藍牙）在系統中可用，因此對多模片上系統（SoC）的需求開始變得更加旺盛。第二種協議可以簡化這些設備的調試，并通過直接連接至移動設備增強了用戶體驗。除此之外，在多個協議之上運行的各種應用層更令人感興趣，例如使用 Wi-Fi、藍牙或Thread的Matter，它需要單個SoC通過并發或時間切片的方式同時支持多種協議。Silicon Labs 是多協議解決方案的領先供應商，可以提供SoC和模塊，以及相應的高品質軟件，這些軟件可以針對Zigbee和藍牙、Thread和藍牙、專有協議和藍牙，以及Zigbee和Thread同時運行動態多協議配置（例如以時間切片方式）。這為各種技術的進一步統一打下了基礎，目的是簡化整體用戶體驗、減少市場混亂以及提升物聯網的整體采用率。4. 近期，芯片廠商都在推高集成度單芯片解決方案，這種趨勢是否會在一定程度上蠶食模組廠商的市場份額？Cristian: 集成一直是行業的趨勢，而Silicon Labs一直是這方面的開拓者，通過實現混合信號集成，我們使整體解決方案更小型化、更快速、功耗更低、更易于使用、更具成本效益。然而，傳統的解決方案將繼續存在，并且不會完全消失，因為合規性要求會產生對模塊化的需求。模塊化簡化了認證過程，允許獨立的子系統單獨進行認證，然后再用于更大的產品中（例如，經過認證的射頻模塊）。此外，鑒于天線類型、尺寸和位置方面的挑戰以及輻射能量相關的限制，開發高性能的無線產品會比較棘手。因此，許多并非專門研究無線技術的產品廠商更喜歡使用現成的模塊，這些模塊可以簡單地附加到他們現有的非無線產品上。出于這個原因，Silicon Labs 堅信市場對模塊的需求，并持續投資于下一代預認證射頻模塊，以解決產品廠商在無線電設計方面面臨的諸多挑戰，甚至是在更小的芯片面積上將天線納入其中。Cristian: 物聯網的可靠性是一個眾所周知的問題。我們正在看到更多的客戶要求操作的可靠性達到99.99%，并且要在可接受的延遲時間內進行報告。較差的物聯網可靠性帶來的常見弊端包括：不合標準的無線電和各種無線干擾導致鏈路質量低下，未經充分測試的低質量軟件，較低的產品質量，無法涵蓋所有應用場景的通信協議，缺乏適當的安全性導致各類惡意攻擊出現，較差的互操作性和整體很混亂的用戶體驗。作為一家企業，我們充分致力于提高物聯網的可靠性，我們和整個市場正嘗試通過多種方法來解決該問題：
最先進的硬件和軟件解決方案，包括可以減少發送/接受（TX/RX）錯誤和增加傳輸范圍的高性能射頻，在部署前經過全面測試的高品質軟件，以及最新的安全技術。
更多地采用CI/CD開發和集成過程（CI/CD指持續開發/持續集成），這允許頻繁的代碼更改、改進和錯誤修復，同時不會因為可能要在更短的時間內交付多項較小的工作而影響整體質量。
參與標準組織，為即將推出的可推動物聯網整合和增長的技術定義通用規范和要求。非常重視對客戶和產品廠商案例的使用，協議規范的定義，以及實現最先進的安全性和一流的用戶體驗。
參與互操作性項目是確保不同供應商和解決方案組合在一起時作為同一網絡的不同部分可以完全互操作并發揮功能的關鍵所在，進而可以消除最終用戶和安裝人員的挫敗或困惑感。
大型網絡測試可以保證在所有條件下對網絡進行壓力測試，并確定可能在現場造成問題的極端情況。
6. 物聯網引發數據安全問題，可否從技術的角度來分析數據安全如何保障？Cristian: 考慮數據安全主要在于考慮如何保護靜態數據、傳輸中的數據和使用中的數據。對于靜態數據，主要的技術是使用對稱密鑰簡單地對數據進行加密，并安全地存儲該對稱密鑰。對于傳輸中的數據，你可以使用非對稱加密方法來共享公鑰，然后使用公鑰安全地傳輸對稱會話密鑰。對于使用中的數據，你確實必須考慮將在安全區域以明文形式操作數據的代碼庫與其他不受信任的代碼分開。這通常是通過在Arm內核中創建類似TruztZone的可信執行環境（Trusted Execution Environment）來實現的。以上這些很大程度上依賴于對基本密碼算法的對稱密鑰的保護。在這方面，你就需要諸如Silicon Labs 的 Secure Vault 密鑰存儲等技術，Secure Vault技術可以安全地隱藏用于加密操作的密鑰材料，并且絕不會將密鑰暴露在安全子系統之外。7. 您認為低功耗廣域網生態呈現出哪些獨有特色？未來發展趨勢如何？Cristian: 一個成功的低功耗廣域網，其特點就是覆蓋非常大的區域，且通常具有數千個甚至更大量的節點。這些節點擁有低帶寬和非常低的數據速率，并且在自供電時電池壽命很長。這些特性可以被應用在許多應用場景中，例如公用事業計量、路燈、交通控制、停車、垃圾回收等，并且一直在開拓新的應用場景。這些LPWAN網絡在未來將受益于Wi-SUN等技術提供的互操作性，因此市政當局和城市所進行的投資可以得到充分利用，首先從最重要的應用場景開始，然后再根據需求和預算的情況增加更多應用場景。8. 貴公司有哪些物聯網相關的產品，競爭優勢是什么？Cristian: 如今的物聯網設備正在推動成本、性能、功耗、安全性和集成度突破極限。多種無線協議被用于各種物聯網設備中，這些協議彼此之間需要共存和互操作，從而增加了整體的復雜性。Silicon Labs 的使命是為物聯網市場打造無線解決方案，以建立一個更智能、更互聯的世界。我們擁有物聯網設備所需的所有領先無線技術相關的產品，包括藍牙、Wi-Fi、Zigbee、Thread、Z-Wave、專有無線、Wi-SUN和Matter。我們還擁有支持多個協議同時運行的產品，這是物聯網設備的一項關鍵需求。高安全性和低功耗是我們所有產品的兩項重要優勢，我們將針對自己的每一代新產品在這兩方面不斷進行創新。我們積極參與所有無線聯盟的工作，并始終處于無線技術的前沿。我們產品組合中最近新增的一類產品是 Matter產品，Matter是一種由谷歌（Google）和亞馬遜（Amazon）等多家大型公司合作打造的協議，連接標準聯盟（CSA）也參與其中。Silicon Labs是Matter最大的代碼貢獻者之一，提供了20%的代碼，是所有半導體公司中最多的。Silicon Labs 也是唯一一家通過統一的開發環境將如此廣泛的無線產品聚合在一起的公司，為物聯網系統開發人員提供了易于集成的解決方案。明年，我們將繼續沿著自己的創新之路前進，專注于Matter產品以及Wi-Fi 6和人工智能/機器學習（AI/ML）解決方案，而未來幾年還將有更多的產品推出。與非網采訪文章鏈接：https://www.eefocus.com/communication/507694掃描以下二維碼，關注Silicon Labs社交媒體平臺
