分布式传感器的发展以及工业、楼宇、设施管理和客户/受众分析中对更高保真度数据日益增长的需求，一直在保持着稳定的增长，并改变着工业传感器和物联网(IoT)的面貌。
由此带来的无线物联网传感器数量、传感器类型以及数据处理和传输方式的变化，也正在改变着物联网无线连接的面貌。过去，给定的楼层或区域有数十到数百个物联网传感器就被视为高密度环境，而现在则会有数百到数千个传感器，而且它们现在更有可能依赖于无线连接。
因此，5G和新的Wi-Fi网络功能强调海量机器类通信(mMTC)、低延迟和确定性也就不足为奇了，它们为大型、多样化的无线物联网传感器网络带来了新的用例和功能。这些因素正在重塑无线物联网连接以及无线连接模块的设计和部署方式。
本文旨在讨论这些设计趋势以及无线物联网传感器的连接在最新趋势下的主要考虑因素。
目前，可用于物联网传感器的无线连接标准和协议越来越多。随着电气化趋势和对更高保真度数据需求的持续增长，这种无线连接愈加多样化的趋势很可能会继续下去。
此外，就Wi-Fi和5G而言，标准也在不断变化，这些变化也实现了新的功能，为这些无线网络技术开辟了新的用例和应用。
图1 设计工程师必须从众多无线标准中为其物联网应用选择最合适的技术。
来源：Advantech
无线标准或协议的选择取决于传感器的数据吞吐量、频率和数据大小。物联网传感器数据的这些因素决定了无线连接的基本功能。其他需要考虑的因素包括空中下载(OTA)更新的能力，以及是否需要通过使用功能更强大的无线连接解决方案来提高模块的吞吐量、频率或数据包大小，以适应未来的需要。
功能更强大的无线连接解决方案也需要更多的电力来运行，因此所需的电源效率对于无线连接解决方案至关重要。当然，许可和潜在干扰等其他考虑因素也很重要。
不同的无线网络类型(例如星型或网状网络)会导致无线链路的动态变化。这会影响物联网传感器的放置方式以及连接/天线模块类型的选择方式。
一旦选定了无线连接标准或协议，接下来的任务就是选择特定的无线和天线模块，或者是带有集成天线的完整无线连接解决方案。而这主要取决于可用空间以及无线链路在距离/覆盖范围方面的要求。
图2 针对物联网传感器的特定无线技术有多种模块可供选择。
来源：Inventek
如果外壳设计中留有可容纳外置天线的空间，其性能通常会优于芯片集成天线、PCB天线或外壳集成天线。外置天线或在外壳内部使用模块化PCB天线可以比较容易地对各种天线模块进行原型测试，也可以通过添加增益更高或指向性更强的天线模块来进行改装。
无线连接模块或天线模块必须符合区域认证和一致性测试标准。有些模块是经过预先认证的，因此从认证的角度来看，它们基本上是可以实现即插即用的。然而，无线物联网传感器整体仍然需要满足电磁兼容性(EMC)和其他一致性测试要求，具体取决于应用。
图3 经过预先测试和认证的无线模块大大简化了设计工程任务。
来源：Laird Connectivity
对于工业、政府、汽车、舰船和航空航天等不同领域的应用都有自己的一套测试标准，必须在产品上市之前执行这些测试。而这通常需要对整个平台本身进行测试，就像车载天线系统的情况一样。
未来的无线物联网传感器连接的考虑因素将包括这里已经讨论过的概念，也包括其他一些未提及的概念。随着5G和Wi-Fi等标准不断推出新的低延迟和确定性功能，无线物联网传感器系统的消费者可能会在许多应用中采用到这些功能。特别是在要求可靠性、低延迟和确定性的工业和其他应用中，有线连接的成本越来越高时。
为了实现更高的感知能力并满足数据驱动分析的需求，楼宇和移动平台上的传感器密度也将不断增加。抗干扰无线连接解决方案(例如UWB)也将在这些地方越来越多地发挥作用。
此外，还可能会有更多的标准和协议需要考虑，模块制造商也会不断增加。这种多样性将随着市场的扩大而增长，可能会使新的无线物联网传感器系统的投资回报率或运营成本难以确定，因为其中许多系统都是基于新锐公司或新产品线所提供的新技术。
鉴于大型组织在采用新技术方面可能不那么快速，因此在无线物联网传感器领域存在继续使用传统技术的风险。所以选择新的无线物联网传感器模块时的风险评估变得越来越重要，随着时间的推移，拥有内部专业知识来管理这种风险也变得越来越重要。
(原文刊登于EDN姊妹网站Planet Analog，参考链接：3 steps in implementing wireless connectivity for IoT sensors，由Ricardo Xie编译。)
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