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佐臻客制微型化智能模块,串联多模无线传感网络

本文作者:任苙萍       点击: 2017-04-24 10:41
前言:
WSN 应用范例6:订做"超级网关"
 初期以代理 TriQuint & Sawtek 功率/低噪声放大器、交换器、表面声波滤波器 (SAW FILTER) 等通信组件,现转型为"无线系统应用模块"供货商的佐臻公司,十多年前受到家用 AP router 热络的启发,料定下一波商机将外溢至个人移动设备,而投入微型化模块研发并成立通信模块事业部门;新团队成军不久,即夺得第一代亚马逊 (Amazon) 平板计算机的重量级订单,月出货量达 200 万颗。尔后,陆续在无线通信、影像感测和光机的垂直整合应用站稳脚跟,近来更在"智能眼镜"闯出一片天,成为智能眼镜之核心模块的唯一供货商。
 
图1:智能眼镜用途广泛
资料来源:佐臻公司官网

公共建设信息传导之黄金组合:SIGFOX+BLE
佐臻又是如何看待无线传感网络 (WSN) 与物联网 (IoT)?该公司副总林文奇强调,万物联网时代因不同应用各有侧重,WAN (广域网)+PAN (个人网络) 多模共存的客制需求有增多趋势。整体来说,与公共建设有关的应用串联节点数众多、传输距离长,WAN 才够给力;但要将信息链延伸至个人用户,亦少不了 PAN 辅助;尤其蓝牙 (Bluetooth) 已是手机必备功能,会是最好的媒介。例如,水库/水栓的储量观测、地震/海啸等天灾的数据收集与传递,由于不须双向同步响应 (response),LPWAN (低功耗广域网) 加上低功耗蓝牙 (BLE) 正可满足所需。

这也是佐臻 SIGFOX+BLE 模块看俏的动力所在。"产业标准要普及,除了技术本身的成熟度,采用成本和商业模式亦至关重要,而 SIGFOX 正符合上述条件",林文奇指出。他透露,单就 SIGFOX 与 NB- IoT、LoRa 软、硬件综观对比,NB- IoT 是第一类电信业者的专属游戏,如果将授权认证费用列入、成本推估在 10 美元以上,代价最高;使用全球 ISM 通用频段的 LoRa,适合在工厂等"封闭式系统"使用,设备商与标案是主要族群,仅有实体层 (physical layer) 调变/解调费用,约在 5 美元;而同样走未授权频段的 SIGFOX 费用不到 2 美元,成本最低!

依数据传输率高低分道而行,ZigBee 市场遭挤压
除了成本,数据量的负载亦是另一项考虑;林文奇将其概略分为 Heavy Loading 和 Simple Loading 两大类来看:对于流动性大、数据传送频繁的应用而言,NB- IoT 和 LoRa 传输率较高,能承载的数据量较大,自然较有发挥空间;若是数据封包传送间隔长、不须实时回馈的低量传输,即使没有产业联盟奥援、但只要营运商获准设立基地台,SIGFOX 仍是较经济的选择。林文奇认为,NB- IoT 受惠于政府补贴,未来极有可能吞食大部分的 LoRa 市场,而 LoRa 将停留在特定封闭系统。至于向来被视为开放标准代表的 ZigBee,似乎不在佐臻的建议名单中。

虽然今年初 ZigBee 联盟宣示以 dotdot 作为物联网的通用语言,有利解决不同芯片供货商的 ZigBee 设备无法顺利对话之窘境。不过林文奇观察,ZigBee 走势有日趋封闭的现象,既有优势不再,偏偏又不及一开始就锁定家电市场发展的 Z-Wave 具备相对完整生态系统支持,显得有些进退维谷;加上"去网关中转"的趋势明显,ZigBee 却无法直接与云端和蓝牙等个人网络对接,又遭逢诸多新兴 LPWAN 威胁,恐怕只剩矿场、果园等有限区域或标案市场较有利基,可借道 LTE 电信网络与 ZigBee 串联;但若需影像串流仍有不足,还是得靠 WiFi 才成。

深耕通信产业逾二十年的佐臻,因应电磁干扰/静电放电 (EMI/ESD) 经验丰富;对于开发固定/移动的"复合式"微型通信模块,亦拥有堆栈式封装 (PoP)/系统封装 (SiP)、模块迭加 (Module on Module) 等多项制程专利,最大限度缩减功耗和尺寸;无论是 WLAN+LAN+ZigBee 实时控制或 GPS+WiFi 进行追踪,佐臻的微型化整合模块,本身就是一个"超级网关",从系统、中间件、韧体升级,到 OTA 后台注册,皆能提供"一站式服务",可为设备商加速产品上市时间,并为系统商降低网络部署的复杂度及网关建置费用。

客制化模块,保护用户智财权
无线感测顾名思义,感测的重要性不亚于无线通信。为此,佐臻逐步开拓影像感测/3D 摄影及基于飞行时间 (ToF) 的光机应用,整合微机电 (MEMS) 感测技术,提供完整 WSN 解决方案,包括:手机、智能电网、影音娱乐、工控、安防、医疗照护及便携设备皆有涉猎;林文奇表示,甚至有业者将 3D 摄影用于客制化制鞋。身为"台湾智慧眼镜研发联盟"一员,佐臻主张智能眼镜最大价值在于"解放双手";结合虚拟现实 (VR)/增強现实 (AR)/混合现实 (MR),让工厂作业更精致、物流仓储管理更安全、医疗人员更全神贯注于眼前的手术……。
 
图2:ToF 技术可用于汽车、工业、医疗、智能广告、游戏和娱乐等领域
资料来源:佐臻公司官网

林文奇补充,智能眼镜特有的"第一视角",可将视线聚焦在有限范围;例如,牙医为患者做牙齿矫正时,可精准找出牙齿与神经的定位,这是投影无法取代的。为了提高算法的逼真性,佐臻坚持用 3D 立体的高端 ToF 影像感测组件,将精确度从二维平面的 95% 拉高至 99%——最新项目便是基于 TI OPT8320 和三维深度传感器所开发,利用相机间的光信号和每个图像点进行测量。与 SIGFOX 合体用于物流,还能以智能眼镜"目视"货物,即知悉物品的材积尺寸,缩短处理流程。

特别一提的是,佐臻会通过客制化 SIP、将模块包裹成"类 IC"方式,防护用户的产品算法免于遭到恶意破解、复制,对高度重视智财权的用户无疑多一层保障。