邊緣計(jì)算與云連接的無線傳輸方案

如果說一把新造的刀在開刃之前沒多大實(shí)際用途，這并不難理解。新刀開刃和試切的過程就好比精心測(cè)試和優(yōu)化，離不開好的磨刀石和工匠技術(shù)，微波無線通信基礎(chǔ)設(shè)施亦是如此，而ADF4371和ADF4372就是它們的「磨刀石」。

圍繞著傳感器一側(cè)的邊緣計(jì)算硬件系統(tǒng)多屬于計(jì)算能力有限的系統(tǒng)，無法與云計(jì)算的強(qiáng)大算力相提并論。邊緣計(jì)算的定位為對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行力所能及的計(jì)算，比如對(duì)現(xiàn)場(chǎng)獲取的數(shù)據(jù)有效性進(jìn)行篩選和初加工，對(duì)簡易圖像的處理和識(shí)別，對(duì)傳感器進(jìn)行管理等等對(duì)算力要求有限的工作，并且某些IoT應(yīng)用場(chǎng)景要求使用電池供電，因而對(duì)功耗也有要求。

以上介紹可以看出，分布式的邊緣計(jì)算并不是去取代集中式的云計(jì)算，相反邊緣計(jì)算理想的工作模型是與云計(jì)算融合為一體：邊緣計(jì)算為云計(jì)算提供經(jīng)過加工整理的數(shù)據(jù)，減輕云計(jì)算的工作負(fù)擔(dān)，并在實(shí)時(shí)響應(yīng)方面彌補(bǔ)力云計(jì)算的實(shí)時(shí)性不足；反過來，云計(jì)算為邊緣計(jì)算提供強(qiáng)大的后備算力，當(dāng)數(shù)據(jù)處理復(fù)雜度超出邊緣計(jì)算系統(tǒng)的能力，云計(jì)算就會(huì)接過“難題”輕松解算。這種“小問題”現(xiàn)場(chǎng)解決、“大問題”上傳云解決的工作安排可以使得個(gè)系統(tǒng)流暢運(yùn)行。 那么邊緣計(jì)算是如何與云連接的呢？也就是說現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)是如何傳給云的？拋開有線傳輸系統(tǒng)不談，我們現(xiàn)在來討論下邊緣計(jì)算與云連接的無線傳輸方案。大致有以下三類：

一、無線模塊

第一類為無線模塊：藍(lán)牙、Wi-Fi和4g/5g/NB-IoT模塊。Wi-Fi與4g/5g/NB-IoT多以模塊形式使用，其中Wi-Fi模塊大多為帶有藍(lán)牙的二合一產(chǎn)品。

圖1 貿(mào)澤的無線與射頻模塊部分，覆蓋了藍(lán)牙、Wi-Fi、Zigbee以及LTE。 比如有來自Intel的Wi-Fi6模塊（802.11.ax），即Wi-Fi新技術(shù)產(chǎn)品AX200.NGWG.NV，其傳輸速率高達(dá)2.4Gbps，采用PCIe或USB接口。

二、集成有無線收發(fā)器電路的MCU

第二類為集成有無線收發(fā)器電路的MCU，以2.4GHz和sub-1GHz的wireless MCU最為多見。設(shè)計(jì)工程師根據(jù)自己需要的頻段和MCU的核來進(jìn)行選型。在應(yīng)用程序中可以自由定義無線傳輸協(xié)議，這也就是所謂的軟件無線電技術(shù)。

針對(duì)上面提到的第二類無線產(chǎn)品，貿(mào)澤將其定義為射頻控制器-MCU，其官網(wǎng)提供了1,000多種選型。設(shè)計(jì)工程師可以根據(jù)無線頻段和MCU核心架構(gòu)，輕松找到自己想要的MCU（注意：在2.4GHz頻段，該目錄亦包含了相關(guān)Wi-Fi/藍(lán)牙 SoC）。

圖3：貿(mào)澤有1,000余種無線MCU產(chǎn)品

三、集成系統(tǒng)SoC

第三類為集成有完整藍(lán)牙、Wi-Fi以及Zigbee等電路系統(tǒng)的SoC，這些系統(tǒng)不光集成了與第二類產(chǎn)品相同的無線收發(fā)器（即RF部分）還集成了相應(yīng)的基帶（BB）電路，鏈接控制器等實(shí)現(xiàn)底層協(xié)議的電路。以WiFi SoC為例，早期產(chǎn)品一般都是MCU+WiFi兩個(gè)die封裝在一起（SIP技術(shù)）。近年也出現(xiàn)了WiFi SoC，并且通常原廠都會(huì)提供SDK進(jìn)行相關(guān)協(xié)議棧的配置。

第三種無線傳輸產(chǎn)品，貿(mào)澤將其為RF片上系統(tǒng)SoC，貿(mào)澤亦提供了1,000余種料號(hào)供設(shè)計(jì)工程師選擇。其中不乏一些市場(chǎng)熱門品牌，比如樂鑫的Wi-Fi SoC。

圖5是樂鑫ESP32 SoC的系統(tǒng)架構(gòu)圖，從圖中可以清楚看到其集成了2.4GHz無線收發(fā)器以及Wi-Fi MAC和BB，藍(lán)牙Link controller和BB從而構(gòu)成了完整的Wi-Fi和藍(lán)牙子系統(tǒng)。

圖5：樂鑫 ESP32 Wi-Fi與藍(lán)牙SoC系統(tǒng)架構(gòu)