无线连接，加速赋能数字与实体经济深度融合

随着全球数字化转型步伐的加快，以5G、Wi-Fi、超低功耗蓝牙、UWB、Matter为代表的无线连接技术，正在与元宇宙、智能驾驶、移动计算、智慧家庭、游戏等场景实现深度融合。在国际集成电路展览会暨研讨会(IIC Shenzhen 2023)期间举办的“无线连接技术与应用论坛”上，广大工程师朋友与行业专家一起，共同探讨了无线技术的最新发展趋势，让我们深刻感受到数字经济与实体经济融合所带来的巨大震撼。

RedCap，为中高速物联网连接带来“杀手级”应用

工信部最新数据显示，目前，中国已建成全球规模最大的5G网络，截止2023年8月，中国5G基站总数达到318.9万个，占据全球60%以上，万人平均基站22.6个，5G终端用户达到7.37亿户，占全球80%；5G行业虚拟专网超2万个，形成了6万+的行业应用项目，行业专网收入超过100亿以上，5G标准必要专利声明数量全球占比42%。“随着2022年R17标准的冻结，以及网络布局的逐渐展开与覆盖，2023年正成为RedCap走向商用的第一年。”利尔达公司5G物联网事业部副总经理田志禹指出，截至2022年8月，整个物联网的连接数已经达到了16.98亿，超过了16.7亿的手机用户数，首次实现“物超人”，标志着蜂窝物联网产业“从量变走向质变”关键时间节点的到来。

利尔达公司5G物联网事业部副总经理田志禹

接下来，R17 RedCap、R17 LPHAP(低功耗高精度定位技术)、R18 eMBB eRedCap和Passive IoT，将是当下和今后一段时间内最值得关注的四项技术。如果简单做一个类比，R17 RedCap其实是5G时代用于替换LTE Cat.4和Cat.6的技术标准，而R18 eRedCap则是替换当前主流低速应用——LTE Cat.1的技术标准。

RedCap为何受到行业关注？在田志禹看来，尽管5G技术的初衷是赋能千行百业，但在实地落地过程中，由于不同场景对5G的需求不一样，5G芯片/模组的成本对于普遍的行业使用来说仍然偏高。同时，5G的大带宽、高速率特性对于工业场景来说存在比较大的性能冗余，加之5G研发门槛高、功耗大，使得具备“轻量化”特性的RedCap技术得到了更多的青睐。

广和通5G产品行销总监许良翮将RedCap视作5G技术在国内的“第一大杀手级应用”。毕竟，作为3GPP R17版本中最先商用、最具市场发展的新技术，RedCap在通过减少终端带宽、天线数量和调制阶数等方式大幅降低5G终端成本和功耗的同时，也继承了5G NR技术URLLC、切片、低功耗、5G LAN、高精度定位、高精度授时、SUL(超级上行)等特性，并且大幅降低高昂设备的成本——5G RedCap首发价格相比目前5G eMBB模组成本下降50%，未来将快速达到Cat.4同等水平。

广和通5G产品行销总监许良翮

他援引工信部9月17日发布的《关于推进5G轻量化(RedCap)技术演进和应用创新发展的通知》称，仅“到2025年实现RedCap县级以上的覆盖”和“大力扶持RedCap技术在工业、能源、物流、车联网、公共安全等重点领域的普及”这两点，就充分体现了国家在RedCap推广方面的意愿和决心。

场景应用方面，智能电网是行业公认的RedCap起量最快的应用领域，因为电网的核心诉求是高可靠、低延时，而这正好是5G原生的特性。目前，南瑞智芯、山东电力等企业都在大力推广RedCap在产业上的落地，尤其是在配电自动化、专电采集终端、集中器方面。网络覆盖后，预计RedCap节点渗透率将达到80%，整个5G终端增长幅度为400万台/年。

另一个值得期待的场景来自智能制造，针对的应用主要包括：数采终端、室内定位，包括工业的各种DTU、工业网关、远程操控、物流AGV等。统计数据显示，随着RedCap的成本降低和网络覆盖的不断铺开，相关产品的出货量将从2023年的60万台增加到2027年的480万台。

此外，随着RedCap成本降低和射频器件体积小型化带来的优势，IPC、视频监控和MIFI等行业从4G向5G的迁移速度将大为加快，他们对RedCap的采用意向变得越来越明确。以4G摄像头为例，目前Cat.4/Cat.6的上行速率只有50M，很难满足4K及4K以上的视频传输要求。但RedCap的上行速率达到了100M以上，会对中高速上行的应用产生价值，其市场规模也有望从现在的200万台增加到千万级，5G的渗透率也会增至15%。

无线MCU，助力无处不在的无线连接

根据意法半导体市场经理罗少贤的预计，到2025年，全球将有超过200亿台的物联网设备，市场规模超过120亿美金，其中，蜂窝物联网数量将超过40亿个。

意法半导体市场经理罗少贤

面对如此庞大的市场规模，ST在2.4GHz短距离无线应用场景中，布局了三大产品组合：

• BlueNRG SoC：基于Arm®Cortex®-M0+的蓝牙低功耗无线单核芯片。
• STM32WB：无线双核微控制器，Cortex®-M0+内核运行无线协议栈，Cortex®-M4内核运行应用程序。
• STM32WBA：基于Arm®Cortex®-M33内核，采用TrustZone技术的单核无线微控制器。其主频高达100MHz，CoreMark评分407，具备了运行指纹识别或异常检测等较复杂算法的算力。

最新推出的STM32WBA是基于Arm®Cortex®-M33内核、首款获得SESIP 3级认证、支持低功耗蓝牙5.3应用的32位无线SoC，可为无线物联网设备提供的基本功能包括：高数据速率确保快速可靠的数据传输；远距离能力，扩大通信距离；高输出功率，输出功率+10dBm扩大了通信距离；低功耗通讯功能可延长电池寿命。

不要小看+10dBm的输出功率，以与手机相连的可穿戴设备为例，当我们背着双肩背书包外出，而可穿戴设备被放置在背包内，这时连接信号必须穿过背包和用户的身体，导致信号传输受阻。采用STM32WBA设计的可穿戴设备，由于其输出功率为+10dBm，为开发者获得更强劲可靠的信号提供了保障。

STM32WBA无线系列内嵌大容量内存，可支持应用程序和连接功能，具有最高1MB Flash存储器和128KB RAM。丰富的智能外设(如ADC、触摸传感、定时器)，使STM32WBA成为自给自足型应用无线MCU，极大地简化开发过程。

考虑到多协议支持几乎已经成为无线MCU开发的“必选项”，罗少贤以WB1x/3x/5x为例，讲述了ST是如何实现的。据介绍，在WB1x/3x/5x中，协议运行在M0+内核上，应用运行在M4内核上，从而实现对BLE+Thread或BLE+ZigBee的双协议支持。此外，为了便于用户产品快速落地，ST还提供了相当多的源码，用户只需要在搭好的框架中植入差异化应用即可。

简化物联网设备的开发和部署

根据Counterpoint最新的全球蜂窝物联网通信连接追踪报告，全球蜂窝物联网通信连接规模在2022年实现29%的强劲年同比增长，达到27亿。预计其将以10.8%的年复合增长率继续增长，用户基数到2030年将突破60亿。中国占据蜂窝物联网通信连接总规模的三分之二，其次是欧洲和北美。

蜂窝物联网连接在提高生产力、简化操作、最大限度减少停机时间、实现流程自动化和节约行业成本方面有着无可替代的重要作用。行业专家认为，蜂窝通信连接的广泛采用将有助于进一步降低蜂窝连接终端的价格，使其在与LoRa、Sigfox和Wi-SUN等其他非蜂窝通信连接技术的竞争中更具竞争力。这也是为什么在过去的一年里，蜂窝物联网行业历经诸多业务整合的重要原因之一。

例如，2022年8月，Semtech就斥资12亿美元收购了物联网解决方案提供商Sierra Wireless, 并由此整合了物联网未来发展的两大关键技术——LoRa®和蜂窝技术，从而构建起全面的“芯片到云”平台，以助推产业数字化的发展。

Semtech业务经理祝嘉在论坛上谈及此次整合时指出，整个行业目前在技术上、运营上都面临不小的挑战，首先是如何监控和维护设备的连接，避免断网、离线等情况的出现？如何确保数据传输的安全性？而且，蜂窝技术的迭代更新非常快，但产品的使用周期又很长，该怎样化解矛盾？ 

Semtech业务经理祝嘉

其次，从运营角度来看，当设备在全球部署时，不同国家的不同运营商会面临SIM卡管理、SKU管理、网络服务提供商故障排查和响应时间缓慢等问题，包括在断网情况下，如何满足客户对网络的需求？一些增强型，或者轻量型虚拟运营商对于利润的管理不够灵活，这些都对IoT设备运营提出了挑战。

而Sierra Wireless的口号是“让连接变得更简单”，其横跨模组、网关和连接管理中的蜂窝产品组合，与Semtech基于LoRa的终端节点相结合，可创建出一个独特的、差异化的物联网产品组合，进而赋能大量新的物联网用例。此外，Sierra Wireless的云服务产品和Semtech LoRa Cloud^TM服务也将相结合，构建下一代的云服务平台产品组合，提升安全性、配置、设备管理和地理定位功能，支持功耗更优的物联网应用。

以Sierra Wireless的RTC(Ready-to Connect)解决方案为例，由于在模组和路由器中率先嵌入eSIM，用户可以通过远程激活的方式实现开箱即用，简化了流程部署。其次，统一的平台实现了集中的连接和设备(SIM卡/模组/路由器)的管理，单一设备SKU也让用户不再进行SIM卡处理和管理，实现无障碍操作。最后，专业的SIM卡业务运营团队，可灵活协调业务需求和定价。

蓝牙技术助力照明系统迈进标准化时代

这是Nordic亚太区技术市场经理林建鸿的演讲主题，他特意谈到了蓝牙联网照明控制(NLC)与Mesh 1.1标准，并强调称，“到2027年，无线照明出货量会超越有线照明，无线照明控制时代即将到来。”

Nordic亚太区技术市场经理林建鸿

蓝牙技术联盟(SIG)提供的数据应证了这一说法。该机构指出，除个人应用外，蓝牙现在还更多拓展到了商业、工业等领域，以保证能够提升生产率、减少工厂停机时间、让生产变得更加安全。例如，蓝牙能够有效减少工业/商业大楼照明能耗减少高达75%；可以构建起室内实时追踪系统，用于资产追踪、保证员工安全；最新推出的电子货架标签系统，其市场规模预计在未来几年内将由现在的6亿个快速增长至几十亿个。

之所以强调蓝牙NLC与Mesh 1.1，林建鸿表示，首先，相比其他无线标准，基于2010年发布的低功耗蓝牙技术而推出的蓝牙Mesh是公开的无线通讯标准，机构认证的SoC芯片皆可支持，有标准化用例和数据安全保证。其次，今年9月推出的《蓝牙NLC联网照明工具的规范》，解决了蓝牙Mesh缺乏应用层规范的问题，确保了不同厂商之间的互操作性，这对于开发者来说是极大的利好。 

同时，相比Mesh 1.0，新推出的1.1标准在以下四方面做出了重大调整，填补了1.0标准中的空白：

一是固件升级。SIG在标准中定义了BLOB传输协议和不同形式的固件升级，包括升级设备(Target)、升级发起设备(Initiator)、分发角色(Distributor)和独立升级设备(Standalone Updater)四种角色；

二是远端配网。1.1标准对远端配网有了明确规范，定义了配网的协议界面，可以改变钥匙及功能，从而达到配网的作用；

三是安全与算法提升。在Mesh 1.1上，设备要求必须通过身份认证才能进行配网，算法也从128bit提升到了256bit；

四是协议方面的改进，包括效能加强、复杂设备效率、代理节点授信、感应器服务器模型、时间服务器模型等各个方面。

总体来说，蓝牙联网照明工具(NST)配置文档不仅实现了传输和物理层上的标准化，更实现了应用层面的标准化，卖家跟买家都可以享受到蓝牙公开协议带来的标准化互操作性的保证，开发者只需在nRF Connect SDK上就能很快实现蓝牙Mesh的新功能和NLC文档，十分高效。