系统 可靠的通信是物联网增长的关键所在

据技术行业研究公司高德纳称，物联网每天新增550万个“东西”。到2020年，预计总数将达到208亿。鉴于这种爆炸性的增长，检查连接一切并实现它们之间通信的互联网势在必行。事实证明，在这些设备之间建立可靠的无线连接是物联网最大的挑战之一。通信系统的可靠性可以由两个关键部件的性能来定义:射频收发器和通信微控制器。本文讨论了ADI公司的组件和解决方案如何最大限度地提高系统级可靠性，以支持要求高数据质量、完整性和洞察力的高影响力应用。

现有技术不够好

消费电子设备的现有无线连接技术并不总能满足工业和医疗保健系统的性能要求。这些系统对安全性、准确性和时间敏感性的不同强调增加了增加可靠性的需求。蜂窝系统接近这一要求，但就电池、成本和数据吞吐量要求而言，它们通常不合适。今天，有非常可靠的系统用于特殊的工业和军事应用。然而，这些系统的设计以可靠性为最高优先级，以成本为次要考虑因素。在工业物联网中，挑战是以低得多的系统成本实现相同的高水平可靠性。

让我们来看看添加无线功能以提高系统效率并对连接可靠性有高要求的几种情况。

智能工厂:工业4.0的生产过程控制

制造业中互联设备的主要吸引力包括增加生产潜力。为了实现这个目标，通常需要远程控制生产链中的各种设备来实现调整。一个例子是在化学生产过程中操作锅炉的控制阀。阀门实时自动控制后，可以根据生产过程中其他阶段的反馈进行实时调整，从而进一步优化整体效率。

智能医学:生命体征监测

医院和护理中心正试图通过无线连接监控病人的生命体征。通过本地网关连接的无线传感器补丁可以取代笨重的有线解决方案。这种系统不仅可以减轻医务人员的负担，而且可以更有效地监测患者的病情。

可靠的通信是物联网发展的关键

智慧城市:紧急事件的响应和检测

该系统采用先进的图像和声音检测处理方法，安装在公共场所(如路灯柱)可以高可靠性地检测车辆事故和犯罪活动。然后，这种信息可以与位置信息一起通过无线通信转发给相关机构或单位，从而实现更快的应急响应。

在复杂环境中建立可靠无线连接的主要挑战

由于射频屏障造成的数据包丢失

上述每个例子都将受到可能对无线通信产生不利影响的不同环境的挑战。工厂的钢结构和厚壁会造成很大的障碍，可能导致射频信号的功率降低到目标设备无法接收的水平。目标设备中使用的无线电接收机灵敏度将决定可接受的信号衰减。低至2 dB的灵敏度变化可能决定信号接收的成败。通信系统设计人员在选择无线电设备时，必须密切关注接收机的灵敏度。

频带拥塞导致的数据包丢失

一般来说，互联设备会在其本地的相关ISM频段工作。ISM频段是一个无牌照频段，可以用于各种需要无线连接的应用。2.4 GHz是全球标准化频率，在Wi-Fi和蓝牙中应用广泛？设备。ISM频谱也包含在1 GHz以下的频段。这些频段通常用于物联网应用。在欧美，频段分别以868 MHz和915 MHz为中心。当邻近的多个设备共享同一个ISM频带时，就会出现挑战。发送设备可能会干扰附近的接收设备。比如公立医院，多台机器共用同一个ISM频段。无线电设备在这种干扰环境中的工作能力由阻塞规范来衡量。此外，这一挑战不仅仅来自在ISM频段工作的设备。如果阻断能力不足，附近工作的手机或平板电脑也可能造成系统内的通信丢失。在军事和航空空航空航天应用中，将使用非常昂贵的部件来减少干扰的影响。在对数据要求极高的应用中(如上述应用)，无线电设备必须能够实现与军事和航空空航空航天应用类似的性能，同时，增加外部元件也不会带来高成本。当附近有多个干扰源工作时，这种无线电设备可以继续接收消息。

环境影响导致性能下降

受所采用工艺的限制，无线电收发器的性能会根据工作环境而变化。一些影响因素包括温度变化、电池放电引起的压降以及器件之间的芯片制造差异。生活中的这些真实事件，可能会导致设备工作稳定性的变化。我们来看看路灯中使用的事件检测和应急响应系统。寒冷冬季的气温可能会导致设备输出功率变化或接收器灵敏度降低。在某些情况下，这可能会导致通信中断。消费类设备很少在这样极端的条件下使用，所以不用太担心这个问题，但对于应急系统来说是不可接受的。在最好的情况下，成本是最终产品的声誉受损，收到更换故障设备的维修请求。系统设计人员必须确保为检测和通信系统选择的组件在不断变化的环境条件下保持稳定。

内存损坏会导致意外的结果

可靠性也是通信微控制器要考虑的问题。闪存和非易失性存储器虽然很可靠，但偶尔也可能损坏。这可能是工作环境造成的意外影响，也可能是恶意硬件攻击故意造成的。无论何种机制，微控制器都必须配备必要的完整性功能，以识别设备的损坏。识别后，微控制器可以纠正错误或关闭设备，适当确保更广泛的系统的安全性不会受到损害。

ADI——打造可靠的设计

50多年来，ADI公司一直致力于设计强大的解决方案来应对这些挑战。工业物联网的超鲁棒系统要求并不是新的挑战。ADF7030-1和Cortex，超低功耗，亚GHz ISM频段无线电设备？M3微控制器ADuCM3029旨在提供可实现最稳定通信链路的性能水平和功能特性。

就接收机灵敏度性能而言，ADF7030-1是业界领先的无线电设备。在许多情况下，ADF7030-1可以接收比其他无线电设备低3 dB的无线电信号。这意味着该设备仍然可以接收信号，即使其强度低于竞争对手接收功率的一半。

ADF7030-1拥有100 dB以上业界领先的拥塞数据，无需增加昂贵的外部元件，就能达到与军用和航空空航天设备相当的抗干扰水平。这增加了价值，并确保在极其嘈杂的射频环境中正常通信。

经过与领先工业制造商的几代合作，ADI公司已经掌握了成熟的方法来应对现实环境对无线电收发器的影响。例如，使用ADF7030-1的器件输出功率在整个工作温度范围内的变化不超过0.2分贝。这一成就归功于ADI公司独特的无线电设计方法。在同类竞争电台产品中，相应的变化高达2 dB。

ADuCM3029具有闪存和纠错码奇偶校验功能，可确保尽可能识别和纠正内存损坏引起的错误。此外，ADuCM3029还配备了睡眠模式下的电池监控功能。这可确保检测到意外的电压降，并提醒处理器可能存在恶意威胁或电源故障。然后，终端设备可以采取相应措施提醒管理员或进入安全模式，以确保更大范围的系统不会被入侵。

ADI开发的技术涵盖物联网信号链的每个阶段，从检测和测量到数据分析和连接。确保在这个信号链中产生的信息的质量和完整性是我们的核心设计原则，也是实现物联网真正潜力的基本要求。