物联网中的无线通信技术及共存方式

无线的开端

讲到智能家居发展历史，我们就不得不提ZigBee技术，ZigBee是基于IEEE802.15.4标准，使用频段800Mhz/900Mhz/2.4G，因为成本低和其特有的跳跃式传输的特性被工业控制，被工业控制设备商广受欢迎。

它从2001年面世以来，因其功耗低、传输距离长等优势被广泛运用于物物连接、无线通信领域，我们可以认为ZigBee技术的诞生是物联网的萌芽状态，ZigBee在工业控制领域运用在这项技术诞生之初就得到了广泛运用，人们开始意识到简单的人物有线连接已经无法满足我们的实际需求，我们在实际运用场景中需要更多地物物无线连接和人物交互，我们可以认为这个是物联网的元时代。

无线的革新

2013年高通推出了业内第一颗WIFI低功耗SOC，彻底打破了人们对于物联网的认识。WIFI基于802.11协议，工作在2.4G/5G频段，因为其广域网接入能力的特性，使人们对物联网技术眼前一亮。

同时基于我国健全的互联网技术发展能力，人们意识的借助于互联网和云概念，智能终端，我们可以更加方便的对万物进行连接。笔者认为这个是物联网1.0时代，WIFI连接带来的意义不仅仅是连接方式的改变，更是思维模式的变化，连接成为一个物理通讯方式，互联网成为精神支架。

近两年来物联网从萌芽到彷徨，到现在被大家广泛认可，物联网WIFI连接起到了承上启下的作用，给设备制造商带来了希望，我们在欢欣雀跃的迎接这个变化，但是随着制造商对这个方向深入的发掘，有一个问题让制造商又不得不重新面对，那就是WIFI的功耗问题。

无线的拓展

诚然高通已经针对物联网市场特别优化了这颗SOC的功耗，但是因为WIFI的特性，功耗在传统低消耗技术并没有太多优势。比如Zigbee和蓝牙，人们又开始重新审视低功耗物理连接的方式和优缺点。

关于ZigBee开篇已经介绍过，关于蓝牙，其实是一个比ZigBee诞生更早的技术，基于IEEE 802.15.1协议，传输频道为2.4—2.485GHz，蓝牙从诞生出来就被广泛用在了无线通信技术，比如蓝牙耳机、蓝牙打印机等，近两年来随着智能穿戴技术的发展，蓝牙又被增加了新的活力。在物联网这个概念被广泛接受之前，蓝牙就一直就是WIFI的好朋友，作为WIFI的技术衍生，蓝牙发挥了很大的作用，比如在我们的移动笔记本或者智能手机中高端标配机型上，蓝牙和WIFI就一直并存在设备中。近两年AI音响的被市场广泛推出，给人们一个崭新的物联网交互方式，蓝牙又被赋予新的活力。

无线的融合

前面分别介绍物联网应用中的ZigBee、WIFI及蓝牙技术，而随着物联网连接需求的越来越广泛，物联网的各种领域蓬勃发展，比如智能家居、智能穿戴、智能汽车等市场的深入发展，人们越来越迫切的需要这三门技术的融合。

虽然这三个技术都是物联网的三种通讯方式，但是所运用的场合并没有完全重叠，ZigBee被广泛运用在传感器等市场，WIFI运用在非功耗严格要求等家电设备和网关上，蓝牙运用于智能穿戴及AI音响领域，这三种技术在实际物联网领域上起到了相互补充的作用，所以从运用场景上看这三个技术是相互衬托，那么对于物联网网关设备商问题就来了，既然有存在和融合的必要性，那么从技术上是否可以同时实现，答案当然是：可以但是有挑战。

上面已经介绍过，三个通讯方式会同时工作在一个频段，我们都知道在同一个频段无线通讯会相互干扰，这个困扰其实也会存在我们对这三个技术的融合中，我们在一开始的处理方式是这样，谁强则强，无序竞争，我们对这三个通讯方式的机制不加限制，因为在技术上有重传机制，蓝牙和ZigBee数据量校小，所以在某些运用领域上面，我们对融合这个概念只是简单地叠加，依托于重传极小数据量的工作特性，对三个技术不加限制，通过竞争来实现通讯，在实际设计中我们通常通过PCB布板隔离及天线摆放等方式去尽力规避干扰所带来的影响，润欣科技也基于WIFI和蓝牙共存及ZigBee的扩展接口上做了很多优秀的QFN低功耗网关模块。

无线的共存

随着终端设备越来越多，人们需要连接更多的设备，更远的距离及更高的吞吐量，同时AI音响技术的出现，人们对于网关设备审美观念越来越高，颜值也成为一个门槛，这也迫使设备制造商选择更小巧的的外线，所以在技术上更高增益的天线，更小的布板越来越成为趋势，在硬件上我们之前选择的对策已经越来越具有瓶颈，所以我们越来越迫切的要求在机制上改变无序竞争的工作状态，让有效协作带替代恶劣竞争。

其实机制共存并不是一个陌生的技术，在上文中我们也有介绍手机和笔记本上，这项技术一直都有存在，但是主要存在于终端中，但是在物联网市场，我们更关切网关部分的融合，我们有迫切的需求需要将终端的技术扩展到我们的网关端，所庆幸随着市场的预期发展，芯片厂家和更多地驱动开放者也逐渐完善了在网关部分的技术，我们只需要在硬件上做一些逻辑控制，这三个技术就能有效的实现在网关中。

硬件电路实现上我们设置三个通讯的优先级，WIFI通讯在无优先级或者BT/ZB优先级较高的情况下，我们就中断WIFI的工作，我们只需通过GPIO口来分别表征各个通讯的优先级及通讯状态来对WIFI，ZigBee及蓝牙进行状态指示，通过时分来切分三个通讯方式。润欣代理的高通产品线已经基于这三个共存率先量产了相关AP方案，我们也已同步配合了一些客户将这样的方案推出市场，如下是润欣推出的基于高通的共存设计方案DK07，基本框图如下：