原创深度:边缘计算与云连接

作者:马玺

如果说一把新造的刀在开刃之前没多大实际用途,这并不难理解。新刀开刃和试切的过程就好比精心测试和优化,离不开好的磨刀石和工匠技术,微波无线通信基础设施亦是如此,而ADF4371和ADF4372就是它们的「磨刀石」。

围绕着传感器一侧的边缘计算硬件系统多属于计算能力有限的系统,无法与云计算的强大算力相提并论。边缘计算的定位为对传感器数据进行力所能及的计算,比如对现场获取的数据有效性进行筛选和初加工,对简易图像的处理和识别,对传感器进行管理等等对算力要求有限的工作,并且某些IoT应用场景要求使用电池供电,因而对功耗也有要求。

以上介绍可以看出,分布式的边缘计算并不是去取代集中式的云计算,相反边缘计算理想的工作模型是与云计算融合为一体:边缘计算为云计算提供经过加工整理的数据,减轻云计算的工作负担,并在实时响应方面弥补力云计算的实时性不足;反过来,云计算为边缘计算提供强大的后备算力,当数据处理复杂度超出边缘计算系统的能力,云计算就会接过“难题”轻松解算。这种“小问题”现场解决、“大问题”上传云解决的工作安排可以使得个系统流畅运行。

那么边缘计算是如何与云连接的呢?也就是说现场的数据是如何传给云的?抛开有线传输系统不谈,我们现在来讨论下边缘计算与云连接的无线传输方案。大致有以下三类:

一、无线模块

第一类为无线模块:蓝牙、Wi-Fi和4g/5g/NB-IoT模块。Wi-Fi与4g/5g/NB-IoT多以模块形式使用,其中Wi-Fi模块大多为带有蓝牙的二合一产品。

“图1”
图1

贸泽的无线与射频模块部分,覆盖了蓝牙、Wi-Fi、Zigbee以及LTE。

比如有来自Intel的Wi-Fi6模块(802.11.ax),即Wi-Fi新技术产品AX200.NGWG.NV,其传输速率高达2.4Gbps,采用PCIe或USB接口。

“图2:Intel
图2:Intel AX200模块,也就是新的Wi-Fi6模块,支持蓝牙5.1

二、集成有无线收发器电路的MCU

第二类为集成有无线收发器电路的MCU,以2.4GHz和sub-1GHz的wireless MCU最为多见。设计工程师根据自己需要的频段和MCU的核来进行选型。在应用程序中可以自由定义无线传输协议,这也就是所谓的软件无线电技术。

针对上面提到的第二类无线产品,贸泽将其定义为射频控制器-MCU,其官网提供了1,000多种选型。设计工程师可以根据无线频段和MCU核心架构,轻松找到自己想要的MCU(注意:在2.4GHz频段,该目录亦包含了相关Wi-Fi/蓝牙 SoC)。

“图3:贸泽有1,000余种无线MCU产品”
图3:贸泽有1,000余种无线MCU产品

三、集成系统SoC

第三类为集成有完整蓝牙、Wi-Fi以及Zigbee等电路系统的SoC,这些系统不光集成了与第二类产品相同的无线收发器(即RF部分)还集成了相应的基带(BB)电路,链接控制器等实现底层协议的电路。以WiFi SoC为例,早期产品一般都是MCU+WiFi两个die封装在一起(SIP技术)。近年也出现了WiFi SoC,并且通常原厂都会提供SDK进行相关协议栈的配置。

第三种无线传输产品,贸泽将其为RF片上系统SoC,贸泽亦提供了1,000余种料号供设计工程师选择。其中不乏一些市场热门品牌,比如乐鑫的Wi-Fi SoC.

“图4:贸泽电子供应1,000余种RF
图4:贸泽电子供应1,000余种RF SoC

图5是乐鑫ESP32 SoC的系统架构图,从图中可以清楚看到其集成了2.4GHz无线收发器以及Wi-Fi MAC和BB,蓝牙Link controller和BB从而构成了完整的Wi-Fi和蓝牙子系统。

“图5:乐鑫
图5:乐鑫 ESP32 Wi-Fi与蓝牙SoC系统架构

“作者:马玺”
作者:马玺

马玺,多年来深耕半导体产品的技术开发及市场营销,曾任职于梅特勒-托利多研发工程师、富士通半导体产品工程师、贸泽电子技术营销产品经理等职位,具有10多年国际知名企业电子半导体相关领域产品研发及技术营销专业背景,熟悉嵌入式系统、微控制器、存储器及无线领域相关的市场与技术。

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