关于连接的问答:网状网络与物联网设备的发展

Qorvo半导体 2020-10-26

本月 Tony 将为您解答:网状网络拓扑和超宽带技术相结合正以哪些新奇的方式拓展物联网应用? 


无线连接与物联网 (IoT) 已融为一体。据国际数据公司 (IDC) 估计,到 2025 年,将有 416 亿台互联的物联网设备或物体,产生 79.4 ZB 的数据。网状网络将成为家庭、城市和企业环境中的物联网设备使用这些海量数据的关键机制。所有这些在我们的世界中如何环环相扣(一语双关)?而 Qorvo 又发挥了怎样的积极作用?Tony Testa 对此提供了一些相关的见解。 


Q

Tony,请问什么是网状网络?


A

网状网络是一种拓扑结构,其中各节点都实现连接。它可以使用单个互联网接入网关,连接到各个网络节点;或者让这些节点自身相互连接并通信。网状网络可以轻松地将无线设备的范围扩大到整个区域,例如办公室、家庭,甚至户外。 


网络中的每个设备都有两种收发信息的方式。整个网络的通信不依赖于某一个设备,因此,如果其中一个节点无法通信,网络仍可通过其他节点继续工作。每个网络节点及互连设备(例如灯泡、电视、平板电脑、电器等)都可使用多种无线标准往返通信。 




Q

网状网络节点如何与家里的物联网设备一起使用?


A

当今的网状网络设备不受宽带信号的限制。它们可通过多种标准进行通信,用来扩展 Wi-Fi、蜂窝、Bluetooth®Low Energy、ZigBee、Thread等网络的覆盖范围。


在全网状网络中,所有设备都相互连接并且可相互通信。这样可以提供完全冗余,并最大程度地提升网络性能。网状网络能够有效地将信号范围扩大到覆盖整个家庭,也是一种经济可行的解决方案。这样提高了可靠性,并且确保与所有设备实现实时通信。


此外,它们中一些设备可以存储数据。这些存储的数据可以节省网络用户的成本,进一步提高网络可靠性,并且支持更智能的数据驱动应用。 




Q

网状网络为家居物联网带来什么好处?


A

网状网络提供了一种自修复算法,即使某些节点意外失去连接,该算法也能自动选择最佳路径来发送数据。


该算法仅支持有效可用的连接。即使某些设备不工作,整个网络也仍然可以工作。网状网络还允许设备彼此直接通信,无需返回网关。网状网络始终可接入,始终在线且高度可靠,为物联网应用带来了切实的优势。 


此外还有以下优点: 


  • 对于集线器发出的各无线电信号,不要求其强度足以到达网络边缘。这意味着,每个节点无需发送强信号到各集线器,这对于尺寸和功耗受限的物联网应用而言是一大优势。

  • 网络中的所有节点都可直接相互通信,而无需网关的干预。这样可以减少延迟和网关负担。 

  • 当物体阻碍无线电信号传输时,集线器节点的点对点连接可以绕过障碍物,因此不会有任何节点隔离。 


Wi-Fi 技术和趋势

如欲获得 Wi-Fi 专家 Tony Testa 给出的切实可行的设计建议,请阅读该系列其他博客。


关于连接的问答:利用 Wi-Fi 网格系统增强智能家居设计

https://www.qorvo.com/design-hub/blog/connectivity-q-and-a-mesh-wifi-systems


关于连接的问答:减少 Wi-Fi 干扰

https://www.qorvo.com/design-hub/blog/connectivity-q-and-a-reducing-wifi-interference




Q

您能否可以提供一些有关当今网状网络用例的见解?


A

网状网络为家庭、企业或城市带来了许多好处。对于楼宇内自动化,网状网络可以连接成百上千个节点,诸如传感器、执行器和其他网关。这样就为企业提供了一种可以自修复的连接能力,因此,如果其中一个节点发生故障,可以马上找到另一个节点来代替它。


使用网状网络拓扑可实现楼宇自动化,无需担心将来布局发生变化。网状网络与物联网结合也为人工智能 (AI) 带来了契机,而人工智能是一个即将爆发的庞大市场。




Q

当今最新的技术进步是超宽带 (UWB)。关于 UWB 如何融入家庭网状网络系统,您能否提供一些详细的信息?


A

超宽带,或称 UWB,是专门为定位系统而设计的。 这项技术早已存在了一段时间,但是最近才引起人们极大的兴趣,这主要是由于 Apple 在 iPhone 11 中集成了该技术(https://www.engadget.com/2019-09-10-iphone-11-u1-ultra-wideband-chip.html)。 


苹果的 UWB 技术实现了空间感知功能,使手机能够识别周围的环境以及附近的其他 iPhone 11 用户。此类位置感知技术可以即时映射网络拓扑,并且各节点都可以提供精确的空间识别功能,有助于构建更高效的网状网络。


UWB 技术可达到厘米级定位精度,这对于空间识别或其他高精度应用都至关重要。高吞吐量 Wi-Fi 6 网格(作为回程)与高精度 UWB 相结合,能够实现可扩展的网络设计。 






Tony 的结语



无线连接正在融入我们生活的方方面面。网状网络和物联网更是与我们形影不离。我提供了家庭网状网络和物联网中使用的技术标准的简短快照。Qorvo 为所有这些无线技术标准(如 Wi-Fi、UWB、Thread、ZigBee、Bluetooth Low Energy)以及其他未提及的标准(如蜂窝、电缆和光纤网络)提供内容。 


我们的解决方案旨在提供具有高性能、高可靠性且结构紧凑的终端产品,以实现快速数据传输和较大信号范围,使我们每个人都能享用即时连接且不会中断。 


Bluetooth® 字标和标识是 Bluetooth SIG, Inc. 的注册商标,Qorvo US, Inc. 在获得许可的情况下使用这些标识。其他商标和商号分别归属于各自所有者。 

希望 Qorvo 专家谈论其他话题?请将您的建议以电子邮件的形式发送给 Qorvo 博客团队(qorvo.blog@qorvo.com),我们可能会在后面的博文中进行讨论。请在邮件正文中留下您的联系信息。



关于作者



Tony Testa

营销、无线连接业务部总监

Tony Testa 引领 Qorvo 进行无线连接产品创新。凭借 20 多年为行业联盟活动和客户提供支持的经验,Tony 帮助工程师构建先进的 RF 解决方案,对我们的日常生活产生了深远的影响。




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