用于 IIoT 连接的 Wi-Fi® 5 + Bluetooth® 5.2 组合无线模块

工业物联网 (IIoT) 将传感器、设备和系统连接到互联网。此外，它将这些技术直接用于制造车间，从云端收集数据以推动人工智能和预测分析。然而，智能医疗以及工厂和家庭自动化在实现稳健可靠的无线连接时面临着各种问题。例如，在软件集成、共存、天线设计和全球监管认证方面存在显着的复杂性。该博客将展示全球英飞凌生态系统合作伙伴 Laird Connectivity 如何利用英飞凌的 Wi-Fi ® /Bluetooth®组合 SoC 可提供全球认证的模块以及世界一流的设计服务、制造和客户支持。

Wi-Fi 和蓝牙的设计注意事项

Wi-Fi 和蓝牙都使用 2.4GHz 频谱。IEEE 802.11 指导各种 Wi-Fi 标准，包括频谱。Wi-Fi 具有高带宽和更远的范围 (100m)，通常用于连接到互联网。蓝牙具有较低的带宽和较短的范围 (10m)，主要用于设备之间的连接以及使用移动应用程序提供到 Wi-Fi 网络。因为用户想要最优化的功能，所以理想的是同时提供 Wi-Fi 和蓝牙。IIoT 用户还希望最大限度地减少安全问题。这是通过使用 Wi-Fi 保护访问 (WPA) 和蓝牙实现的LE 安全连接。从一开始就应该考虑适当的天线性能。如果用户希望他们的系统执行监管和认证批准，则必须小心谨慎地实现这一点。预认证模块为用户节省了高昂的监管认证成本和时间。直接使用（Wi-Fi/蓝牙）SoC 芯片组进行设计需要用户了解极其复杂的 RF 硬件设计、各种监管和认证流程，并会带来大量上市时间风险。

IEEE 802.11ac

IEEE 802.11b (2.4GHz) g (2.4GHz) n (2.4GHz/5GHz) 是传统网络标准。802.11ac (Wi-Fi 5) 拥抱物联网 (IoT)。802.11ac (2.4GHz/5GHz) 与传统 802.11b/g/n 相比具有四大关键优势。

第一个优势来自其波束成形。波束成形在比全向更集中的方向发送信号。波束成形的方向性有助于提供更好的覆盖范围并减少死角和减少干扰，从而避免使用中继器。波束成形由接入点使用，但需要站点支持该功能，提供必要的信息以将波束指向它们的方向。

第二个优势是每比特能量较低（图 1）。较低的每比特能量减少了有效无线电时间，从而降低了发射和接收功率。凭借更快的传输时间和更高效的数据有效载荷传输，802.11ac (Wi-Fi 5) 成为低功耗物联网应用的理想选择。

图 1：IEEE 802.11ac 降低了每比特的能量，减少了活动无线电时间，降低了发射和接收功率。（来源：Laird Connectivity/英飞凌科技）

第三个优势是通道间距（图 2）。80MHz 和 40MHz 信道提供更好的频谱利用率。更好的频谱利用率可减少拥塞，从而实现密集节点部署。

图 2：越来越多的物联网设备需要 IEEE 802.11ac 密集节点部署。802.11ac 提供更密集的节点部署，因为信道间隔的频谱利用率更高。（来源：Laird Connectivity/英飞凌科技）

最后，它的 5GHz 信道为音频、视频和云服务提供了更干净的频谱。尽管 802.11ac (Wi-Fi 5) 并非独有，但 5GHz 频谱的可用性提供了一个更清洁、更不拥挤的 RF 环境。允许更高的带宽、更可靠和节能的连接。

解决方案

Laird Connectivity Sterling-LWB5+ Wi-Fi 和蓝牙模块以及Laird Connectivity Sterling LWB5+ 开发套件通过支持 Wi-Fi 5 (802.11ac) 和蓝牙（图 3）响应了对下一代无线物联网的需求。采用 Infineon 的 AIROC ™ CYW4373E 双频 802.11ac +蓝牙5.2 SoC，提供 1x1 双频 (2.4/5 GHz) Wi-Fi 5 (802.11ac) 和蓝牙, Sterling-LWB5+ 通过安全、可靠和强大的功能集专为 IIoT 连接而构建。它从一开始就是物联网——经过全面认证、易于集成并且是进入市场的最快途径。Sterling-LWB5+ 模块在制造时考虑了可制造性，并通过了多个监管领域的预认证，以减少进入壁垒。其集成功率放大器 (PA) 和具有天线分集的低噪声放大器 (LNA) 可确保在恶劣的 RF 环境中实现可靠的连接。它在整个工业温度范围（-40˚C 至 +85˚C）内都很可靠，其焊接模块适用于工业振动和冲击需求，同时支持最新的 WPA3 安全标准。

图 3：Laird Connectivity Sterling-LWB5+ Wi-Fi 和蓝牙模块以及 USB 适配器。（来源：贸泽电子）

Laird Connectivity 最近宣布为 LWB5+ 系列增加一个 USB 适配器。支持整个工业温度范围，这为 Wi-Fi 和 BT 添加了简单的即插即用集成。

物联网应用的操作系统灵活性

Linux 是适用于基于微处理器的应用程序的出色操作系统 (OS)，这些应用程序包括家庭医疗网关、测试和测量、重型机械、车辆远程信息处理和患者监护仪。Sterling-LWB5+ Linux 向后移植包支持许多 Linux 内核，实现向后兼容性。这种方法降低了旧内核版本出现编译问题的风险，减少了集成时间并缩短了上市时间。此外，它还为客户提供了使用他们首选内核版本的灵活性，并为向后兼容性标准化了格式，无需手动为特定内核版本应用补丁。这种安排提供了处理器灵活性，可轻松与 NXP i.MX、Nvidia、Xilinx Zynq和其他流行平台集成。

未来版本将为基于微控制器的应用提供实时操作系统 (RTOS)，例如英飞凌超低功耗、灵活且安全的 PSoC ™ 6 MCU——支持太阳能逆变器、灌溉系统、电动工具、家庭等用例自动化和健康设备。

结论

您是否希望避免阻碍实现 IIoT 连接的典型挑战和陷阱？Laird Connectivity 和 Infineon Technologies 是将 Wi-Fi 5 (802.11ac) +蓝牙设计到您的下一代无线产品中的完美组合。Laird Connectivity 的 Sterling-LWB5+ 无线模块承载 AIROC™ CYW4373E 双频 802.11ac +蓝牙5.2 SoC，并为客户提供了一种简单的生产途径。Sterling-LWB5+ 外形小巧、坚固耐用且经过全球认证的 Wi-Fi/蓝牙模块为 Linux/Android 和 RTOS 设计提供广泛的软件支持。此外，工程师还得到他们的开发套件、模块、M.2 卡和软件示例项目系列的支持，以加快您的设计和生产进度，从而加快您的上市时间。

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审核编辑 黄昊宇