物联网最后一公里的通信技术
2021-10-28
来源:半导体行业观察
从市场的预测看来,物联网是毫无疑问的大势所趋。
IDC研究数据显示,2020年全球物联网支出达到6904.7亿美元,其中中国市场占比23.6%。IDC预测,到2025年全球物联网市场将达到1.1万亿美元,年均复合增长11.4%,其中中国市场占比将提升到25.9%,物联网市场规模全球第一。
由此可见,对从业者来说,能否紧紧把握中国市场的机遇,会是他们发展壮大与否的关键。而在影响其未来的诸多要素中,尤其以“连接”最受关注。特别是物联网最后一公里的通信技术选择,会是判定整个物联网方案能否拥有完美体验的重要一环。
过去多年里,厂商为了找寻这个最优解,探索过zigbee、WiFi和蓝牙在内的多种解决方案。
而在?力合微电子创始人、CEO刘鲲博士看来,PLC就是物联网最后一公里的“答案”。
所谓PLC,是Power Line Communication的简称,也就是电力线通信技术。领先的PLC芯片供应商力合微电子的CEO刘鲲博士在日前举办的PLC IoT专场技术论坛中也指出,PLC是一种不需要重新架设网络,只要有电线,就能进行数据传输的技术,具有不受金属和墙壁阻挡、穿墙越壁的特点。
正是因为PLC技术特点,刘鲲博士把其看作智能家居全屋智控的最佳通信技术方案。资料显示,在2002年,清华力合与留学回国通信及芯片专家共同投资创建力合微电子,致力于物联网电力线通信(PLC)技术及芯片开发。
在后续的发展中,为了更好地迎合物联网市场的发展需求,如上图所示,以2009年为分界线,PLC技术慢慢地从早期的单载波PLC演进到多方面更具优势的OFDM PLC。针对国内外的不同现状,OFDM PLC又呈现不同的表现。作为国内PLC技术的担当,力合微电子推动国内基于OFDM技术的新一代PLC技术的开拓,执笔建立了中国低压电力线窄带载波(500KHz以下)通信国家标准GB/T31983.31-2017,2018年在国网公司牵头组织下参与12MHz以下宽带中频电力线通信标准IEEE1901.1-2018编制工作,基于以上标准,公司推出了适合物联网智能设备的电力线通信统一接口协议PLBUS PLC。
据力合微电子技术总监朱永先生介绍,PLBUS PLC是一套适合国内电力线环境的高性能电力线总线通信技术和协议,包含了物理层、支持 Mesh组网的数据链路层、以及为各种IoT应用提供适配的应用支持层(APS)。
他进一步指出,从定位上看,这是一项主要应用于开放的几十米或几百米短距离供电范围内的技术,能基于MESH网络、实现节点间对等通信,且具备小数据包、低延时等技术特点。作为一种主要面向即时通信的电力线通信技术协议,PLBUS PLC通过设备供电电力线,在设备之间实现数据传输和通信交互,拥有免布线、有电线的地方即刻智能物联、穿墙越壁、不受阻挡、不受屏蔽和不需天线等优势。
“我们不但把底层协议栈完全集成在芯片和模块中,还为这个芯片内置了一个MCU,让单一芯片可实现完整通信及控制的同时还节省了外部MCU芯片。再加上PLBUS PLC 芯片具有 PWM\SPI\UART\I2C\GPIO 多种外设接口,这就让其在物联网各种纷繁复杂的应用拥有了更多的适应能力”,朱永接着说。
基于上述见解和积累,力合微电子推出了一系列的PLC芯片,还带来了开发辅助工具,同时还给客户提供了开发、测试和生产完整的服务支持。
首先在测试方面,力合微电子初期能为客户提供对PLC通信性能测试评估服务,客户在力合微电子PLC标准测试环境对PLC物理层通信性能和网络层通信进行性能量化测试。后期还能为客户基于力合微电子PLC芯片做的整机产品进行PLC通信性能测试评估,并提供测试报告;
其次,在开发技术支持服务方面,力合微电子不但能提供原理图、PCB图的review技术支持服务,还能提供软件开发指南和硬件开发指南供客户开发;
最后,在生产指导服务方面,力合微电子能够提供PLC模块生产指导和供PLC产品生产PLC通信性能测试工具或指导客户开发客户专用的PLC通信性能测试;
得益于上述的产品、技术、服务、行业和供应链等多个优势,力合微电子推动的PLBUS PLC 被广泛应用于包括智慧城市/智慧路灯、充电桩管理、智能照明、能效管理、智慧光伏发电和智能家电/智能家居控制等在内的工业及消费类物联网场景。
在物联网大爆发前夕,力合微电子在技术上承担国内自主知识产权电力线通信技术和芯片的研发,在市场上积极推动国内自主可控的基础通信技术应用,引领行业发展。