Wi-Fi
2030年智慧家庭連網裝置規模挑戰160億個
產業研究機構Strategy Analytics的最新研究證實,Wi-Fi技術的成功促成全球目前有近50億個家用Wi-Fi設備規模。此外,該單位預測新一波Wi-Fi智慧家庭設備即將推動2030年全球家庭設備的規模達160億,將無線家庭作為21世紀初的主要技術趨勢之一。該報告還發現,目前領先的家庭Wi-Fi標準是Wi-Fi 5(802.11ac),占2019年設備銷售的四分之三。新推出的標準Wi-Fi 6將占2023年設備銷售額的三分之一,可望成為未來主流。
支援Wi-Fi的智慧家庭裝置(如智慧音箱、智慧家電、監視器和恆溫器)的成長將成為無線家庭發展的第三次浪潮。這開始於21世紀初的家用運算設備,隨後是2010年的智慧電視。2019年,智慧電視設備將占所有家用Wi-Fi設備的29%,但到2020年將被智慧家庭裝置所取代,最終將占據使用中Wi-Fi設備的60%以上。
CEVA推出全整合Wi-Fi解決方案連接物聯網設備與阿里雲
CEVA宣布針對正在尋求加速開發連接到阿里雲的物聯網設備之企業,推出一款全整合的可授權Wi-Fi解決方案。該統包解決方案在單一RISC-V CPU核心上整合了CEVA業界領先的RivieraWaves Wi-Fi低功耗IP與AliOS Things作業系統,使得客戶可以無後顧之憂地將開發的力量聚焦於創造最終應用的差異化優勢。
AliOS Things是一款羽量級的IoT開源作業系統,設計的初衷是要將物聯網設備連接到阿里雲,業界預估到2023年時將有多達100億台設備連接到阿里雲,這些設備橫跨許多市場,包括智慧家庭、智慧城市和工業領域在內。因此,許多半導體和設備製造商正在尋求快速開發有助於滿足這種強烈需求的終端節點和設備。
CEVA副總裁兼無線IoT業務部門總經理Ange Aznar表示,Wi-Fi技術將在未來幾年AliOS Things的發展成長中扮演關鍵性的角色,可提供將數十億台物聯網設備連接到阿里雲的穩健安全標準。由於Wi-Fi技術是半導體產業中珍貴的專業技術,憑藉在RISC-V CPU上預先整合AliOS Things和我們的RivieraWaves Wi-Fi 4和 Wi-Fi 6 IP,為建構這些物聯網設備提供了一良好的基礎,可以降低風險、節省成本和縮短上市時間。
CEVA的RivieraWaves Wi-Fi IP系列提供了將Wi-Fi 802.11a/b/g/n (Wi-Fi 4)、802.11ac (Wi-Fi 5) 或 802.11ax (Wi-Fi...
Dialog推出全新超低功耗Wi-Fi SoC
Dialog推出了FC9000,這是自收購Silicon Motion行動通訊產品線以來發布的Dialog首款Wi-Fi SoC。FC9000專為電池供電的物聯網設備設計,如智慧型門鎖、視訊監控系統、智慧恆溫器和無線感測器等,可直接與Wi-Fi網路連接,同時提供可支援使用超過一年的電池電量。
以前在Zigbee、ZWave或藍牙標準上運行的設備需要與昂貴且繁瑣的網路閘道器或智慧手機配對才能與雲端連接,增加了物聯網應用的複雜性和不必要的成本。如今FC9000的推出克服了這些問題,協助我們更向Wi-Fi無處不在的世界邁進一大步。
Dialog Semiconductor連接和音訊事業部門總經理資深副總裁Sean McGrath表示,FC9000是Dialog新的VirtualZero產品系列中的第一款產品,它補充了現有針對連接設備的藍牙低功耗SoC產品組合,代表著提供給客戶的新一代物聯網連接創新。這款Wi-Fi設備是Dialog計劃推出的系列產品中的第一款,它解決了製造商和終端用戶在物聯網網路相容性和功耗方面的主要難題。
FC9000的專有節能演算法設定了新的工業電源基準,使其能夠在僅數微安的範圍內工作,延長了終端設備的整體電池壽命。Venstar是領先的能源管理系統供應商,也是全球最大的恆溫器供應商之一,已經採用FC9000。
Venstar執行長Steve Dushane表示,感謝Dialog的新SoC,Venstar的客戶正在享受更高效,更可靠的Wi-Fi感測器以及超過一年的電池續航時間。率先推出這項技術,將為Venstar帶來顯著的競爭優勢。
SoC還具有單獨的硬體加速加密引擎,可提高Wi-Fi加密的速度,例如WPA2-Enterprise和Personal。 此外,也支援更高層的商業級安全加密,例如TLS,用於網站安全的最新標準HTTPs。
FC9000是一個用於Wi-Fi網路的解決方案,可以在終端設備直接運行自身的應用程式。無需外部網路處理器或微控制器,但如果需要可以與微控制器一起運行。該元件隨附的SDK可以協助進行快速設計,並提供1.6MB的SRAM內建儲存空間。
17.6億美元收購Marvell藍牙/WiFi業務 NXP布局IoT更添優勢
為擴張工業、物聯網(IoT),汽車和通訊基礎設施市場版圖,恩智浦(NXP)宣布以17.6億美元收購Marvell無線通訊業務,包含Wi-Fi、藍牙(Bluetooth)等技術組合和資產。透過此一收購,NXP將更能向終端市場客戶提供完整、可擴展的處理器無線連接解決方案,創造新的收入機會。
NXP首席執行長Richard Clemer表示,透過此次收購,可將Marvell的連接技術與該公司嵌入式處理器相結合,為雙方的客戶提供廣泛的產品組合,其中包括客製化的安全性和全套無線連接解決方案,像是Wi-Fi、藍牙、藍牙低功耗(Bluetooth Low Energy, BLE)、ZigBee、NFC等。有了Marvell適當且互補的連接技術,將使NXP未來能為更智慧的世界提供安全的無線連接方案。
近二十年來,Marvell的無線連接業務團隊持續提供創新、安全和可靠Wi-Fi和藍牙組合解決方案,而收購Marvell無線連接業務部門將使NXP具備提供全方位無線解決方案的能力,包括Wi-Fi 4/5/6、藍牙/BLE組合,以及邊緣運算平台,像是i.MX、Layerscape、Kinetis、LPC和新推出的i.MX RT跨界處理器,滿足工業、物聯網、汽車和通訊基礎設施市場需求,並簡化產品的上市時間。
NXP預計此次收購將會在終端市場創造新的收入機會,Marvell的Wi-Fi、藍牙業務部門在2019年營收約為3億美金,而NXP預計收購後,2020年此一業務將會增加一倍的收益。
Wi-Fi 6帶來多項技術革新
Wi-Fi聯盟(Wi-Fi Alliance)2018年10月宣布推出運行於2.4GHz/5GHz的最新技術802.11ax規格,並將之命名為「Wi-Fi 6」。新一代的規格除了著重於速率與效能的提升,也從網路架構著手,導入正交分頻多工存取(OFDMA)及上行多用戶多重輸入多重輸出(Uplink MU-MIMO)等全新的傳輸機制,為Wi-Fi技術帶來重大的變革。Wi-Fi聯盟表示,Wi-Fi 6可在室內、室外以及人口密集區域提供更可靠的性能,並實現更好的終端裝置電池續航力。
不同於802.11n與802.11ac規格皆採用正交分頻多工(OFDM)調變架構,新推出的802.11ax規格導入OFDMA調變機制,能支援更多用戶同時在同一通道中運行,進而提升Wi-Fi的傳輸效率與傳輸量,並降低延遲性。
在MU-MIMO的部分,原先802.11ac版本最多只能支援4個空間串流MU-MIMO傳輸,且僅支援下行鏈路MU-MIMO(Downlink MU-MIMO);而802.11ax除了加入上行鏈路MU-MIMO的功能,還可支援8個空間串流MU-MIMO傳輸。Wi-Fi接取裝置(Access Point, AP)也可將MU-MIMO與OFDMA作業結合在一起,使AP能同時服務多個裝置,並在同一時間內傳輸更多的資料。
根據國家儀器(National Instruments, NI),802.11ax的通道頻寬與802.11ac相同,資料傳輸速率差距也不大,但802.11ax可支援更高的QAM調變階次(Order),搭配1024-QAM提供新的調變與編碼組合(MCS 10、11),實現比802.11ac高25%的傳輸量。並提供更大的OFDM FFT (4倍大)、更窄的子載波間距(密度為4倍)以及更長的符碼時間(4倍),進而改善多路徑衰減環境以及室外的穩定性與效能。
另外,802.11ax也加入目標喚醒時間(Target Wake Time, TWT)機制優化其電源管理效能,提升裝置的電池續航力。據悉,TWT機制能使Wi-Fi路由器與裝置進行協商,並依據各個裝置的資料傳輸量排定睡眠週期,讓裝置能在非數據交換期間進入睡眠模式,要傳輸資料時再喚醒設備。若沒有導入TWT機制,儘管沒有資料待傳輸,裝置仍則會不斷地嘗試連線,消耗額外的電力。
而為使消費者能更清楚地辨別最新推出的Wi-Fi技術,Wi-Fi聯盟也發布了一套新的命名方式,以數字序號代表不同時間所推出的Wi-Fi技術,將最新推出的802.11ax技術定為Wi-Fi 6,早前推出的802.11ac為Wi-Fi 5,802.11n為Wi-Fi 4,以此類推。
Wi-Fi 6導入多項效能的優化渴望進一步帶旺Wi-Fi的市場發展,根據市場調查機構ABI Research,2019年智慧型手機市場將從Wi-Fi 5規格逐步過度到Wi-Fi 6規格。預期Wi-Fi 6導入市場的速度將更勝5G,並成為下世代行動通訊不可重要的短距離無線技術。
貿澤電子發布Arduino Uno Wi-Fi Rev 2新品
貿澤電子(Mouser Electronics)近日開始供應備受期待的Arduino Uno Wi-Fi Rev 2。Uno Wi-Fi Rev 2是Arduino第一款搭載AVR且原生啟用物聯網(IoT)功能的開發板,其整合了8位元微控制器、Wi-Fi模組、感測器和硬體型安全功能,採用常見的Uno Rev 3外型尺寸。此全新控制器板可滿足持續成長中的IoT市場對無線連線和低功耗的需求。
貿澤電子供應的Arduino Uno Wi-Fi Rev 2搭載全新的Microchip Technology ATmega4809 megaAVR微控制器。ATmega4809提供核心獨立周邊(CIP),亦具備含電壓參考的整合式高速類比轉數位轉換器(ADC),可快速轉換類比訊號。此微控制器亦提供比前代Uno控制器板更高的記憶體容量,具備48KB的快閃記憶體和6KB的RAM,加上三個UART,能與一個以上的射頻模組通訊。
Uno Wi-Fi Rev 2內含具有整合式TCP/IP通訊協定堆疊的u-blox NINA-W13模組,可提供802.11b/g/n Wi-Fi連線功能,用於存取Wi-Fi網路或作為存取點使用。此控制器板同時支援無線(OTA)編程,用於傳送Arduino Sketch或Wi-Fi韌體。開發板的無線安全功能由Microchip...
Wi-Fi 6勢在必行 認證計畫2019 Q3上線
在CES 2019期間,Wi-Fi 6帶來了相當的討論聲量,近日Wi-Fi聯盟也宣布Wi-Fi 6相關認證計畫將在2019年第三季上線。可以想見,在認證計畫上路之後,勢必也將帶動終端產品的導入速度,Wi-Fi 6的時代已然來臨。
Wi-Fi聯盟行銷總監Kevin Robinson表示,Wi-Fi 6支援了大量的新功能,這為互通性、互操作性(Interoperability)帶來新的挑戰。正因如此,相關的認證計畫內容,也將隨著互通性、互操作性的重要性提升,而出現許多新挑戰。
Wi-Fi 6採用許多進階版本的MU-MIMO技術,也就是允許一次傳輸更多的資料。Robinson說明,Wi-Fi資料傳輸的過程就像是一列車隊的運行,以往車隊的目的地相同,但現在不僅是增加了車隊中卡車的數量,而且要允許卡車個別前往不同的目的地。也就是說,Wi-Fi 5的MU-MIMO就像是一輛具有四輛卡車的車隊,它們可以同時將數據並行移動到多個客戶端;但是Wi-Fi 6不僅將使得車輛數增加一倍,並且這八輛卡車可以透過不同路徑傳送給不同客戶端,這將能夠大幅增加網路的整體吞吐量。
Wi-Fi 6能有效提升2.4GHz和5GHz頻段的效能,此外,也能提高電源效率。除此之外,聯邦通訊委員會(FCC)也正在考慮將6GHz頻段納入,以因應更多免執照頻段(Unlicensed Band)需求所用。Robinson認為,業界相當期待Wi-Fi 6能夠納入6GHz頻段,IEEE也已經開始針對此需求展開工作。
市場研究單位ABI預期,到了2022年,Wi-Fi 6晶片組產量將超過10億。市場研究單位IDC也預測,到了2019年中旬,就能看到Wi-Fi 6產品開始展示;在2020年,才能看到大量產品出現在市場上。當然,一旦認證計畫開始啟動,滿足設備的互操作性需求以及安全標準立定後,勢必將加快普及速度。
貿澤供應LTE-M擴充套件簡化手機物聯網原型設計
貿澤電子(Mouser Electronics)是第一家供應由Silicon Labs和Digi International所推出的LTE-M擴充套件的代理商。這個全新套件支援超低功率應用流暢無縫的雲端連線,可協助立即開始手機物聯網(IoT)應用的開發。
貿澤電子獨家供應的Silicon Labs LTE-M擴充套件包含Silicon Labs EXP電路板和EFM32™ Giant Gecko 11入門套件。EXP電路板內含預先認證的Digi XBee3 LTE-M嵌入式數據機模組,可提供安全的低功耗廣域網路(LPWAN)至雲端連線。
此外,EXP電路板的設計亦相容於所有的Digi XBee穿孔模組,提供像是Zigbee、Wi-Fi、3G和LTE手機等多種無線連線選項。另外,Giant Gecko 11微控制器的程式碼與全系列的Gecko微控制器、無線Gecko系統單晶片(SoC)和預先認證模組皆相容。
工程師只要利用標準的Digi XBee API框架和AT指令、MicroPython和XCTU軟體工具,便能輕鬆加入功能、設定及測試XBee3模組。Digi XBee3模組還能透過Digi Remote Manager在單一集中化平台上輕鬆進行設定與控制。模組亦內建Digi TrustFence安全性、身份識別與資料隱私保護功能,可使用超過175個控制項來抵擋新興的網路威脅。
LTE-M擴充套件提供了內建的GPS、使用者可選擇高功率和低功率模式,以及適用於所有XBee3腳位的測試點。套件內含LTE-M貼片天線、含1MB免費原型建立資料的全球可用nano-SIM卡,以及隨時可用的Giant Gecko 11入門套件軟體展示。
Molex發布新型三合一外部天線新品
Molex發布三合一(4G/Wi-Fi/GPS)外部天線,為天線產品系列增添新產品。對於汽車和非汽車運輸產業中的消費者,該產品是為車載通訊、遠端監控、跟蹤和其他無線應用實現防水4G、Wi-Fi和GPS解決方案的理想選擇。
此天線採用雙極全平衡設計,達到IP66等級。天線圓形外殼直徑為77毫米,高度為15毫米。該解決方案尤其適用於需要延伸的連接、從天線外殼處伸出約3米的應用。電纜可採用各種連接器來實現完全的自訂。
Molex的三合一外部天線極為緊湊、完全防水,採取即剝即貼的形式,便於安裝和拆卸。正是由於從外殼中引出了三條電線,天線一次即可連接到多個無線電設備應用。
Molex全球產品經理Bob Wang表示,這是Molex第一種採用了有線可自訂連接器端接方式的防水外部天線。與市場上的其他公司相比,Molex能夠以更具競爭力的價格推出這一新產品,實在倍感高興。與市場上類似的產品相比,這種天線更為緊湊,在1575MHz頻段下的GPS雜訊值更低,增益為28±3dB。
無線/感測/平台同步進擊 智慧家庭AI加持邁向康莊大道
AI技術近年引起熱烈討論,與家電結合之後,將真正打通智慧家庭任督二脈,在家中各個角落埋設的感測器蒐集溫度、濕度、空氣品質等環境訊息,透過無線技術如Zigbee、Thread、Wi-Fi、藍牙(Bluetooth)5網狀網路(Mesh Network)等與家電連結,再利用人工智慧深度學習演算法,判斷出最適合使用家電的時機,讓家裡的各項環境數值時時保持最舒適的狀態。甚至透過語音指令操作各類電器,讓家庭裡所有裝置的控制與家電使用真正智慧化。
同時,相關商機也吸引Apple、Google、Amazon等國際大廠積極布局,根據Strategy Analytics預估,全球智慧家庭硬體裝置與服務市場規模在2020年將高達1,300億美元,2015~2020年的複合成長率(CAGR)為16%,本活動邀請相關領域代表性業者與專家深入探討智慧家庭的設計與應用趨勢,並剖析部署對策及未來發展趨勢。另外,為鼓勵學生投入智慧家電並厚植相關領域能量,由經濟部工業局主辦的家電產品設計競賽,強化台灣家電產業之時尚美學與色彩運用能量,提升產品附加價值,特於會中舉辦頒獎活動,鼓勵得獎作品與團隊,並於現場展示。
感測器在智慧家庭無所不在
家庭在智慧化的過程中,感測器(Sensor)的應用將越見普遍,藉由偵測環境如光、空氣的感知與控制,改善人們的生活並提升舒適性,艾邁斯半導體(ams)台灣區總經理李定翰(圖1)表示,該公司感測器的發展與應用是以人為本,為人或是人所在的環境而服務。感測器蒐集類比世界各種訊息,並整合MCU、演算法、參考設計等與數位世界連接,同時經由數據的判斷達成自動化。
圖1 艾邁斯半導體台灣區總經理李定翰表示,該公司感測器的發展與應用是以人為本,為人或是人所在的環境而服務。
與環境有關的感測器種類繁多,李定翰說明,光感測器在家庭應用將最為普遍,因為燈具無所不在,未來燈具的自動化是光感測器主要應用之一,根據研究機構IHS Markit的數據,2017年全球光感測器市場規模達26億個。而光感測的應用不僅在燈具的感應與控制,近期愈來越被市場討論的光譜晶片與食物晶片,其實都是光感測的應用,透過光線的折射、透射與繞射現象,可以檢測水質、分析血液、油品品質,甚至感測食物中的水分,分析食物的新鮮度,應用層面相當廣泛。
另外,空氣污染近年也是人們關心的重大議題,環境中經由人們呼吸進入人體的有害物質如灰塵類的霧霾、室內裝潢散發的甲醛、無色無味的一氧化碳、二氧化碳等,李定翰解釋,氣體感測器(Gas Sensor)應用同樣深具潛力,揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds, VOCs)感測器可以協助發現有害氣體,還給消費者清新健康的空氣。而磁性位置感測器(Magnetic Position Sensor)是一種利用霍爾效應(Hall Effect)或磁阻(Magneto Resistive)的晶片,可搭配其他感測器來追蹤移動中的裝置元件其轉速及線性角度,透過磁場偵測功能來定位。
智慧家電高度互連互通發展
智慧家庭中,除了環境的自動化之外,智慧家電也是談論已久的核心裝置,大同家電電子事業部廠長張忠棋(圖2)指出,前一波智慧家庭中談論的智慧家電,主要是將家電導入電子化的功能,但基本上整個生態系中的各領域業者還是各做各的,因此無法發揮整合性的效益,物聯網則提供了一個新的契機,除了產品的智慧化之外,開發App,結合實體與網路門市,深化會員服務,還要連結雲端服務與共通性的網路協定。
圖2 大同家電電子事業部廠長張忠棋指出,智慧家庭高度互連互通的發展趨勢,促使家電業者朝向開放平台Open API的方向發展。
因此,張忠棋強調,未來的智慧家電發展趨勢,已經不再是單純的遠端控制,還包括節能管理、排程控制、情境控制、智慧烹調、智慧服務、智慧診斷與近期最熱門的智慧助理。而在雲端也提供家電管理、情境管理、設備分享、智慧助理、開關機提示、長時間使用提示、區域設定、用電管理等整合性的服務。而開放性平台,讓不同廠牌家電產品能夠互連互通亦非常重要。
因應智慧家庭高度互連互通的趨勢,智慧能源、智慧生活、跨平台協作的三大主軸,大同也朝向開放平台Open API的方向發展,張忠棋期許,該公司的家電產品與服務也能與各領域之物聯網聯盟與軟體服務進行整合,朝提供消費者有感的智慧生活體驗來建構AIoT物聯網生態系統。
家用無線網路混合型架構
在家庭的環境中,網路連結是另一個重要的元素,未來智慧家庭網路尤其是無線網路,是混合型的網路架構,Silicon Labs台灣區總經理寶陸格(圖3)提到,WiFi、藍牙、Zigbee、Thread、Z-Wave還有特定的無線標準等,都會共存在家庭環境中。除了目前熱門的智慧音箱之外,以美國家庭為例,平均每個家庭擁有40個燈,燈光控制的智慧化需求也陸續浮現,2019年為家庭燈座導入智慧功能可能會出現大幅成長。
圖3 Silicon Labs台灣區總經理寶陸格提到,智慧家庭混合式無線環境的應用與順暢度,是未來無線方案供應商發展重點。
另外,越來越多家用裝置具備聯網能力,也將使多對多架構的網狀網路(Mesh Network),取代過去以網路閘道器為中心,一對多架構的星狀網路。寶陸格表示,網狀網路相較星狀網路有連結距離較長、耗電量較低、網路規模較大、系統穩定性更佳,並提供更好的回應能力(Deliver Optimal Responsiveness)等優勢。目前Bluetooth Mesh、Thread、Zigbee都可以提供網狀網路功能(圖4),技術各有優劣勢,智慧家庭平台業者亦會針對自身的需求導入相關服務。
圖4 Bluetooth、Thread、Zigbee網狀網路技術特性比較
資料來源:Silicon Labs整理
而在現有混和式網路環境下,多重協議也會共存在一個環境中,寶陸格指出,多重協議主要分成切換式與動態式兩種模式,以智慧燈泡的控制為例,使用者的手機通常有藍牙功能,於是先透過藍牙把上網功能喚醒,經過10~15秒重新啟動,將網路切換到Zigbee架構下,燈泡實際運作時的控制就是透過Zigbee網路。
另外,在零售賣場,燈泡控制是Zigbee網路,因應消費者的購買行為,需要不定時發送信標(Beacons)推播訊息到消費者的手機上,推播訊息需要採用藍牙網路,這個情境是在Zigbee網路架構下,即時、動態切換到藍牙網路。現在Silicon Labs就推動支援2.4GHz與sub-GHz頻段,支援多通訊協議藍牙、Zigbee、Thread與特定協定的多重協議單晶片解決方案,與原先需要2~3顆晶片的解決方案,不但較為省電也更具備成本效益。
另外,會中也同時舉辦由經濟部工業局主辦的家電產品設計競賽頒獎典禮,執行單位電電公會毛恩洸副秘書長致詞時表示,家電是每個家庭必備的產品,市場需求不會消失,設計競賽活動的舉辦,就是為了促使家電更符合現在的應用需求,並結合技術趨勢發展新的家電,本次活動共131件 產品經過兩階段評選,選出的優勝作品,無論在造型設計、功能應用與新技術導入都有各自傑出之處,希望藉此鼓勵得獎作品與團隊,也推動台灣家電產業維持發展與創新的動力。