低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）作為物聯(lián)網(wǎng)的重要分支，得到了社會各界的關(guān)注。同樣用一組數(shù)據(jù)來闡述LPWAN這幾年的進(jìn)展情況。截至2021年4月，全球已經(jīng)有71個國家投資建設(shè)了129張移動物聯(lián)網(wǎng)，其中NB-IoT網(wǎng)絡(luò)達(dá)到93張。另根據(jù)IoT Analytics的預(yù)測，2017- 2023年間，低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)年復(fù)合增長率將達(dá)到109%，到2023年低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)總數(shù)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(lián)網(wǎng)無線技術(shù)經(jīng)理Cristian Cotiga先生近期獲邀參加行業(yè)媒體－與非網(wǎng)的低功耗廣域網(wǎng)專題采訪，他以問答形式探討物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的低功耗無線標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展動態(tài)，并特別針對極具未來應(yīng)用潛力的Matter和Wi-SUN技術(shù)進(jìn)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(qū)獲取完整內(nèi)容：

Silicon Labs物聯(lián)網(wǎng)無線技術(shù)經(jīng)理Cristian Cotiga先生
1. 2021年，在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)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(shù)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(qiáng)有力的支持。
• 有一個強(qiáng)大的聯(lián)盟在開發(fā)這項技術(shù)，并推動其采用和強(qiáng)化其互操作性。
• 擁有巨大的生態(tài)系統(tǒng)（已部署了超過1億個具備Wi-SUN功能的節(jié)點），且已有多家供應(yīng)商在開發(fā)和部署 Wi-SUN解決方案。
• Wi-SUN 是一種可擴(kuò)展的（無論是成千上萬的節(jié)點數(shù)量還是城市規(guī)模的覆蓋范圍）、安全的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)（Mesh）技術(shù)，具有靈活的數(shù)據(jù)速率和調(diào)制功能，可以滿足智慧城市和智能表計領(lǐng)域中的各種案例和應(yīng)用。
• 它也是基于開放標(biāo)準(zhǔn)的，采用了經(jīng)過驗證且廣泛應(yīng)用的協(xié)議，如 UDP和IPv6等。由于Wi-SUN是基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）的，因此它支持在上層實現(xiàn)統(tǒng)一，并且可以利用與企業(yè)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)管理、服務(wù)質(zhì)量（QoS）、安全功能和人才庫相關(guān)的大量知識和專業(yè)技能。這些對于開發(fā)和部署大規(guī)模的智能表計和智慧城市網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用至關(guān)重要。

以上這些就是Silicon Labs投資Wi-SUN技術(shù)并推動其發(fā)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(yīng)用領(lǐng)域占據(jù)優(yōu)勢？Cristian: 上述每項技術(shù)都是為了應(yīng)對某些特定的細(xì)分市場和應(yīng)用場景而開發(fā)的。每項技術(shù)在其目標(biāo)市場上都具備一定的優(yōu)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(yīng)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(guān)于NB-IoT的說明也適用于此。
• LoRa：適用于距離很遠(yuǎn)、數(shù)據(jù)很少/數(shù)據(jù)速率很低、發(fā)送頻率也很低的應(yīng)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(biāo)應(yīng)用場景與LoRa相同。主要區(qū)別在于SigFox的數(shù)據(jù)速率更低，有效負(fù)載也非常低，因此SigFox適合的應(yīng)用就更加有限。SigFox是完全專有的，而LoRaWAN（上層）則是開放規(guī)范。
• Wi-SUN：面向智能表計和智慧城市應(yīng)用。該技術(shù)足夠靈活，可以應(yīng)對一些LoRa和SigFox的應(yīng)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(yōu)勢和成本劣勢？Cristian: 由于更多的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品開始需要第二種協(xié)議（如藍(lán)牙）在系統(tǒng)中可用，因此對多模片上系統(tǒng)（SoC）的需求開始變得更加旺盛。第二種協(xié)議可以簡化這些設(shè)備的調(diào)試，并通過直接連接至移動設(shè)備增強(qiáng)了用戶體驗。除此之外，在多個協(xié)議之上運行的各種應(yīng)用層更令人感興趣，例如使用 Wi-Fi、藍(lán)牙或Thread的Matter，它需要單個SoC通過并發(fā)或時間切片的方式同時支持多種協(xié)議。 Silicon Labs 是多協(xié)議解決方案的領(lǐng)先供應(yīng)商，可以提供SoC和模塊，以及相應(yīng)的高品質(zhì)軟件，這些軟件可以針對Zigbee和藍(lán)牙、Thread和藍(lán)牙、專有協(xié)議和藍(lán)牙，以及Zigbee和Thread同時運行動態(tài)多協(xié)議配置（例如以時間切片方式）。這為各種技術(shù)的進(jìn)一步統(tǒng)一打下了基礎(chǔ)，目的是簡化整體用戶體驗、減少市場混亂以及提升物聯(lián)網(wǎng)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(yè)的趨勢，而Silicon Labs一直是這方面的開拓者，通過實現(xiàn)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(tǒng)的解決方案將繼續(xù)存在，并且不會完全消失，因為合規(guī)性要求會產(chǎn)生對模塊化的需求。模塊化簡化了認(rèn)證過程，允許獨立的子系統(tǒng)單獨進(jìn)行認(rèn)證，然后再用于更大的產(chǎn)品中（例如，經(jīng)過認(rèn)證的射頻模塊）。 此外，鑒于天線類型、尺寸和位置方面的挑戰(zhàn)以及輻射能量相關(guān)的限制，開發(fā)高性能的無線產(chǎn)品會比較棘手。因此，許多并非專門研究無線技術(shù)的產(chǎn)品廠商更喜歡使用現(xiàn)成的模塊，這些模塊可以簡單地附加到他們現(xiàn)有的非無線產(chǎn)品上。出于這個原因，Silicon Labs 堅信市場對模塊的需求，并持續(xù)投資于下一代預(yù)認(rèn)證射頻模塊，以解決產(chǎn)品廠商在無線電設(shè)計方面面臨的諸多挑戰(zhàn)，甚至是在更小的芯片面積上將天線納入其中。 5. 您如何看待物聯(lián)網(wǎng)中的可靠性問題？如何解決？Cristian: 物聯(lián)網(wǎng)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(dá)到99.99%，并且要在可接受的延遲時間內(nèi)進(jìn)行報告。較差的物聯(lián)網(wǎng)可靠性帶來的常見弊端包括：不合標(biāo)準(zhǔn)的無線電和各種無線干擾導(dǎo)致鏈路質(zhì)量低下，未經(jīng)充分測試的低質(zhì)量軟件，較低的產(chǎn)品質(zhì)量，無法涵蓋所有應(yīng)用場景的通信協(xié)議，缺乏適當(dāng)?shù)陌踩詫?dǎo)致各類惡意攻擊出現(xiàn)，較差的互操作性和整體很混亂的用戶體驗。 作為一家企業(yè)，我們充分致力于提高物聯(lián)網(wǎng)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(jìn)的硬件和軟件解決方案，包括可以減少發(fā)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(jīng)過全面測試的高品質(zhì)軟件，以及最新的安全技術(shù)。

  
  

• 更多地采用CI/CD開發(fā)和集成過程（CI/CD指持續(xù)開發(fā)/持續(xù)集成），這允許頻繁的代碼更改、改進(jìn)和錯誤修復(fù)，同時不會因為可能要在更短的時間內(nèi)交付多項較小的工作而影響整體質(zhì)量。

  
  

• 參與標(biāo)準(zhǔn)組織，為即將推出的可推動物聯(lián)網(wǎng)整合和增長的技術(shù)定義通用規(guī)范和要求。非常重視對客戶和產(chǎn)品廠商案例的使用，協(xié)議規(guī)范的定義，以及實現(xiàn)最先進(jìn)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(yīng)商和解決方案組合在一起時作為同一網(wǎng)絡(luò)的不同部分可以完全互操作并發(fā)揮功能的關(guān)鍵所在，進(jìn)而可以消除最終用戶和安裝人員的挫敗或困惑感。

  
  

• 大型網(wǎng)絡(luò)測試可以保證在所有條件下對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行壓力測試，并確定可能在現(xiàn)場造成問題的極端情況。

  
  

6. 物聯(lián)網(wǎng)引發(fā)數(shù)據(jù)安全問題，可否從技術(shù)的角度來分析數(shù)據(jù)安全如何保障？Cristian: 考慮數(shù)據(jù)安全主要在于考慮如何保護(hù)靜態(tài)數(shù)據(jù)、傳輸中的數(shù)據(jù)和使用中的數(shù)據(jù)。對于靜態(tài)數(shù)據(jù)，主要的技術(shù)是使用對稱密鑰簡單地對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，并安全地存儲該對稱密鑰。對于傳輸中的數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)，你確實必須考慮將在安全區(qū)域以明文形式操作數(shù)據(jù)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(nèi)核中創(chuàng)建類似TruztZone的可信執(zhí)行環(huán)境（Trusted Execution Environment）來實現(xiàn)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(hù)。在這方面，你就需要諸如Silicon Labs 的 Secure Vault 密鑰存儲等技術(shù)，Secure Vault技術(shù)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(tǒng)之外。 7. 您認(rèn)為低功耗廣域網(wǎng)生態(tài)呈現(xiàn)出哪些獨有特色？未來發(fā)展趨勢如何？Cristian: 一個成功的低功耗廣域網(wǎng)，其特點就是覆蓋非常大的區(qū)域，且通常具有數(shù)千個甚至更大量的節(jié)點。這些節(jié)點擁有低帶寬和非常低的數(shù)據(jù)速率，并且在自供電時電池壽命很長。這些特性可以被應(yīng)用在許多應(yīng)用場景中，例如公用事業(yè)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(yīng)用場景。 這些LPWAN網(wǎng)絡(luò)在未來將受益于Wi-SUN等技術(shù)提供的互操作性，因此市政當(dāng)局和城市所進(jìn)行的投資可以得到充分利用，首先從最重要的應(yīng)用場景開始，然后再根據(jù)需求和預(yù)算的情況增加更多應(yīng)用場景。 8. 貴公司有哪些物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的產(chǎn)品，競爭優(yōu)勢是什么？Cristian: 如今的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)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(xié)議被用于各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中，這些協(xié)議彼此之間需要共存和互操作，從而增加了整體的復(fù)雜性。Silicon Labs 的使命是為物聯(lián)網(wǎng)市場打造無線解決方案，以建立一個更智能、更互聯(lián)的世界。我們擁有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備所需的所有領(lǐng)先無線技術(shù)相關(guān)的產(chǎn)品，包括藍(lán)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(xié)議同時運行的產(chǎn)品，這是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的一項關(guān)鍵需求。高安全性和低功耗是我們所有產(chǎn)品的兩項重要優(yōu)勢，我們將針對自己的每一代新產(chǎn)品在這兩方面不斷進(jìn)行創(chuàng)新。 我們積極參與所有無線聯(lián)盟的工作，并始終處于無線技術(shù)的前沿。我們產(chǎn)品組合中最近新增的一類產(chǎn)品是 Matter產(chǎn)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(xié)議，連接標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟（CSA）也參與其中。Silicon Labs是Matter最大的代碼貢獻(xiàn)者之一，提供了20%的代碼，是所有半導(dǎo)體公司中最多的。Silicon Labs 也是唯一一家通過統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境將如此廣泛的無線產(chǎn)品聚合在一起的公司，為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)人員提供了易于集成的解決方案。 明年，我們將繼續(xù)沿著自己的創(chuàng)新之路前進(jìn)，專注于Matter產(chǎn)品以及Wi-Fi 6和人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)（AI/ML）解決方案，而未來幾年還將有更多的產(chǎn)品推出。 與非網(wǎng)采訪文章鏈接：https://www.eefocus.com/communication/507694 掃描以下二維碼，關(guān)注Silicon Labs社交媒體平臺