多协议通信系统带来更丰富的用户体验

Franz Dugand, 无线物联网业务部，销售与营销高级总监, Ceva


无线标准有一个明显的趋势，即正朝着提供更高的无线性能、更大的带宽和更低的延迟方向发展。这不仅对于提高基础网络传输速度很重要，还支持了数量迅速增长的设备通过不同协议连接的需求，以智能家居为例：越来越多的设备需要无缝连接，包括智能音箱和电视、温控器、吸尘器机器人、智能窗帘、智能烤箱和冰箱以及视频门铃等，不胜枚举。同样，我们也不想被手机束缚。都已经在家里了，谁还乐意随时随地拿着手机？如果我通过无线耳机在听Spotify®，然后需要去另一个房间，为什么不能在手机蓝牙连接超出范围时连接Wi-Fi并继续播放呢？超宽带（UWB）技术增加了精确定位功能，可用于“寻找我的X”等各种可能。消费品制造商与工业品制造商看到了蓬勃发展的机会，他们迫切要求支持多种协议的选项，以实现他们对无缝无线通信系统的设想。


通信系统的市场机遇

想想智能家居设备的Matter®协议，它可以让来自不同厂商的各种设备在一个高度自动化的家庭中轻松协同工作。这些设备在安装和日常使用中实现无缝协作。这同样适用于娱乐、游戏和个人助理设备，适用于无线接入点，同样适用于我们的手表或手机才更合理对吧？也应该适合任何其他常见的分布式无线设备场景对吧？

ABI研究预测，到2028年，无线通信系统的设备总市场（TAM）将达到160亿台，之后还会继续保持健康增长。他们的预测还显示，单个协议支持的稳步增长，这突出表明，对于更复杂的使用场景，没有任何一个协议能满足所有需求。

ABI预测还显示，UWB（超宽带）的应用日益广泛，特别是在高精度、安全和保安用例方面，例如用于汽车数字钥匙的CCC（汽车连接联盟）标准，以及用于儿童和人体存在检测的车内雷达应用。通过手机或手表进行电子支付是另一个需要UWB提供安全性的有趣应用。然而，UWB的功耗相对较高，因此通常会与蓝牙结合使用。

还有进一步证据表明通信系统市场正在扩展，即各种半导体供应商已经推出了多协议全芯片解决方案：

• 带有Wi-Fi 6 1×1 + BLE + 802.15.4的无线MCU
• 移动、PC、电视和高端设备使用的Wi-Fi 6 2×2加蓝牙双模（BTDM）
• 移动设备使用的Wi-Fi 7 2×2加BTDM加802.15.4，以及用于接入点的不同芯片中的相同组合
• 移动设备使用的Wi-Fi 7 2×2加BTDM加UWB，提供更高效的数据传输、安全性和定位
• 耳塞使用的Wi-Fi加BTDM（用于更高质量的无损音频）
• 更多设备，如UWB+BLE（用于室内位置跟踪和数字钥匙）

作为全芯片解决方案，其中一些产品显然是针对高端产品的。高产量的消费品和工业品开发者希望构建完全集成的解决方案，这正是Ceva-Waves LinksIP平台的优势所在。

用Ceva-Waves实现多协议连接

作为嵌入式通信系统的首选供应商，Ceva已经稳固地建立了其市场地位，目前每年为约十亿蓝牙芯片和近2亿Wi-Fi芯片提供电源。此外，Ceva还为新兴的UWB和802.15.4市场提供解决方案。所有这些IP组件都已开始出货，部分Ceva合作伙伴已经交付了如上所述的多协议连接解决方案，不过现在是嵌入式实施。

然而，这些合作伙伴中也有不少承认，他们的专长在于产品和增值，而非多协议通信系统。我们有时发现，他们在优化多种无线选项的结合以及将这些数字子系统连接到通用RF（射频）前端时遇到困难。合作伙伴面临这些挑战的一部分原因在于，多种数字选项以及附加的软件/配置文件组件存在固有的复杂性；另一部分原因则是需要有效地管理在共享的无线电频谱（例如2.4 GHz）中运行的信号之间的共存。


为了克服这些挑战，Ceva现在发布了Ceva-Waves Links，这是一个全新的多协议无线平台IP系列。该平台系列的第一个成员是Ceva-Waves Links100，它集成了Wi-Fi 6、蓝牙5.4和802.15.4，并在TSMC 22nm ULL工艺中包含一个低功耗多协议无线电，以及相关的软件和配置文件堆栈。该通信系统平台已经在物联网（IoT）应用中部署。随着市场需求的发展，Links系列还会增加更多成员。

这个解决方案有几个定制组件。首先，我们只集成合作伙伴要求我们集成的组件。如果您需要Wi-Fi IP和BLE IP，我们将提供一个完全符合需求的集成通信系统IP，省略对802.15.4和UWB的支持。组合解决方案还将进一步优化共存性，以最大限度地减少这些子系统之间的干扰。其次，所提供的平台默认包含一个预集成的通用射频接口。此外，我们还提供与首选合作伙伴或内部射频选项的集成，并在各种代工厂工艺和节点中实现。

自然地，Ceva-Waves Links已经利用了Ceva-Waves单一协议解决方案的优势，包括：

• 针对成本敏感型物联网应用进行优化的Wi-Fi 6，或带有MLO的高级Wi-Fi 6/6E/7，涵盖从高能效物联网到高速数据流等各种应用案例
• 支持蓝牙音频和Auracast的蓝牙5.4双模，提供一个全面的蓝牙配置文件套件，以及下一代蓝牙的通道测量和更高数据传输
• 适用于智能家居应用的IEEE 802.15.4（用于Thread、ZigBee、Matter）
• 支持FiRa 2.0、CCC数字钥匙3.0和雷达的UWB，用于创新的微定位和感应功能。

多协议通信系统已经在快速崛起，竞争激烈的消费品和工业品需要迅速而自信地适应。我们已经看到，产品开发商在芯片和芯粒平台中积极地将此类选项设计到他们的下一代产品中，旨在使他们的产品在赢者通吃的市场中脱颖而出。在Ceva的帮助下，您可以通过我们基于广泛采用的无线连接产品组合的Ceva-Waves Links平台加入他们的行列。

常问问题

• 为什么需要多种协议？
o 标准化的无线协议（如Wi-Fi，蓝牙，802.15.4，UWB）在覆盖范围、带宽、安全性、定位、节能等方面具有独特且互补的优势。然而，消费品和工业品用户模型越来越希望在最小限制下获得所有这些选项的最佳效果。如果能在不同协议解决方案之间切换，就有了实现这一点的可能。

• 这些解决方案如何处理Wi-Fi和蓝牙之间的干扰？
o 单一协议解决方案的设计初衷就是用来管理不同协议之间的共存。Ceva-Waves Link通过先进的流量仲裁机制进一步优化，以管理协调不同子系统之间的通信。

• 除了TSMC 22nm之外，是否还提供不同的射频解决方案？
o Ceva与多家射频合作伙伴合作，以应对Ceva-Waves产品组合在各种代工厂和工艺节点上的需求，这种合作也延伸到Links系列产品。

• 我需要高性能的Wi-Fi而不是物联网，这可行吗？
o 当然可以，Ceva-Waves的产品组合包括高性能Wi-Fi 6 2×2和Wi-Fi 7 IP，所有这些都可以整合到特定的Links平台以满足您的需求。

• Links平台包括人工智能/机器学习吗？
o 许多消费品和工业品物联网应用都需要不同程度的人工智能/机器学习（AI/ML）。Ceva-Waves Links平台配合Ceva广泛的边缘人工智能NPU和DSP产品组合，可满足各种需求。

• Links平台是IP，但如果我需要芯粒GDSII呢？
o 没错，我们大多数客户确实在IP层级上进行交互，但根据客户的需求和偏好，Ceva也可以直接或通过我们的芯片服务合作伙伴提供GDSII交付。

• 我不是无线/射频专家。我可以将无线连接集成到我的芯片中吗？
o Ceva已经为那些在无线和射频技术领域没有专业知识的客户提供无线连接IP。Ceva-Waves Links平台特别解决了无线集成和共存的挑战。