ADI

译:冬夜

Tidebreak首席执行官Andrew Milne博士问:“这里谁读过《平面国》(Flatland: A Romance of Many Dimensions)”?

这部中篇小说发生在一个二维的世界——平面国,大多数平面国国民都是规则图形,不规则者被视为畸形和“不道德”。所有的一切都看起来像线,那里的居民通过触摸、听见、看见他们周围人的形状来区分彼此。主角,是一个正方形,有一天遇到一个圆圈,随着时间推移,这个圆圈会缩小或增长,而这在方块所处的二维世界是根本不可能的。最后主角发现这个圆圈是一个生活在三维世界中的球体,而平面国的居民对此无法理解。

Andrew Milne说:“我们对到来的物联网也是如此。”

几十年来,我们一直生活在互联网的世界里,而在过去十年里,互联网一直是我们生活中不可或缺的一部分,我们了解互联网,我们也很感激互联网。现在,物联网(IoT)承诺将把互联网带入其数字世界中,并与我们一起实现。就像故事中的三维世界一样,我们几乎无法想象物联网的世界将会是什么样。

然而,它来了。这就是InfoComm 9月初在纽约市举办“物联网洞察”活动的全部内容,Andrew Milne和其他人聚集一起谈论物联网,试图了解物联网世界,并为未来工作做好准备。

企业物联网

三星物联网副总裁Ed Abrams说:“我们处在物联网周期的顶端,这让我想起五六年前围绕云的炒作周期,我们需要经历这种炒作,以确定真正机会在何处。”

IT消费化使公众开始关注企业中的物联网,例如,智能建筑过去几年在纽约出现了大幅增长,企业知道他们想要物联网解决方案,只是不知道如何实现。可以由集成商和制造商来创建真实世界的应用程序。

在现实世界中,物联网价值主张有三个层次:

优化物理资产:物联网设备应该能够充分利用物联网技术。会议室应自动知道谁进入并根据该人提供正确信息,传感器应监控不同技术的使用频率,需要通风区域的温度,人们进出房间的频率等等。物联网为您提供以前没有使用过的设备,并允许您远程访问其他设备。

创新产品和服务:在为客户创造新产品时,物联网可以在两方面提供帮助。在办公室内,优化的系统和自动化流程将让员工有更多时间进行研究、创造和协作;在办公室之外,我们收集有关客户需求数据,这将为我们为客户创造的产品提供更深入知识。

转变客户参与度:物联网提供了三个阶段的客户影响。首先,它通过个性化和情境化优惠服务来简化并加速进入客户生命周期;接下来,它通过创建新形式的客户互动和参与来改变购买后体验;最后,它通过增加客户利益和参与度来增强品牌亲和力和客户回购意向。而所有这些都是通过收集客户的数据来实现,这些数据让我们更好地了解每个客户的需求。

价值主张的核心是数据可视化,实际上这也是物联网的关键。我们将收集数百万个数据点,通过分析数据并以正确的方式查看数据,我们创造了机会。问题在于需要筛选大量数据,并由组织来确定哪些信息最有价值,我们将有机会比以往任何时候都更加了解每个客户。

Linked2的创始人兼总裁Richard Blackwell说:“数据可以让您趋势化,趋势允许您预测或知道将要发生什么。” 物联网将为我们提供可视化趋势和预测客户下一步将做什么的见解,这是一个巨大价值。

讲理论很容易,让我们再看一个例子吧。

真实的物联网

仲量联行地产公司最近委托哈曼工业开发一个商业地产物联网解决方案。该项目的目标包括:

▲创建受监控的建筑
▲检索相关数据
▲分析并可视化数据
▲了解建筑用途
▲保护设施
▲让建筑实现人工智能

利用市场上可用的传感器和系统,哈曼工业在建筑物中构建了一个复杂的物联网解决方案,实现了以上目标。仲量联行可以逐层逐间巡查大楼,可以监测每个房间在一天中任何时间的人数,并且可以使用手机上的Mac地址作为信标,跟踪建筑物内人员,这让仲量联行可视化建筑物中的人员流动以确定人流热点。

仲量联行商业大楼使用的传感器(传感器:型号、类型)

门磁开关:Climax DC-165L-ZBS,Zigbee
温度传感器:Climax TS-9ZBS,Zigbee
运动传感器:Climax IR-9ZBSSL,Zigbee
门传感器:Netvox Z311J,Zigbee
室内温度传感器(带湿度):Netvox Z711,Zigbee
室外温度传感器:Netvox Z712,Zigbee
室内空气质量传感器/空气污染检测器:Netvox ZA01A,Zigbee
设备MACid部分:Libelium Meshlium,Wi-Fi
红外阵列传感器(监测人数):Panasonic Grid-EYE,USB / Wifi
PIR组合传感器(光,温度和运动):Develcoshop,Zigbee
Enocean传感器(光强度和占用率):Enocean,Various
Sensmax双向红外传感器(人数):Sensmax,Ethernet

可以实时查看大楼中移动设备数量以及它们的位置,还可以监控和远程改变不同房间的温度,特别是需要保持一定温度的技术设备房间。

对于数据和分析,哈曼工业选择了Microsoft Technology Stack解决方案:Event Hubs用于捕获传感器数据,HD Insights用于Hadoop存储,Stream Analytics用于实时洞察,Azure ML用于机器学习,Power BI用于可视化,Cortana用于感知智能。

仲量联行知道谁在大楼内,他们在楼内的时间,以及他们的位置。一方面,有助于他们识别广告、艺术品、数字标牌等通道岔口;另一方面,可以帮助他们撤离大楼或在紧急情况下监控安全。仲量联行知道哪些会议室在使用,以及这些会议室使用了哪些技术,这有助于仲量联行确定在哪里安装技术、安装更多技术以及哪些技术没有被使用。

物联网风险

在物联网世界中,与连接到互联网的任何东西一样,安全始终是一种风险。

我们必须考虑我们传输的数据、存储位置、访问权限以及谁拥有权限,绘制弱点区域的完整画面是保护数据的唯一方法。严格的密码要求,增强的安全性(如双重身份验证),以及确保每个用户只能访问其角色所需的信息,都有助于确保数据安全。

VPN允许受限访问和计划访问,以确保只有合适的人在合适的时间可以看到数据。VLANS(虚拟局域网)创建数据分离,以便黑客无法一次访问所有内容,并且必须更加努力地渗透网络的多个隔离区域。气隙网络确保网络在物理上与所有其他网络分离,因此病毒无法从一个网络跳到另一个网络。

以上这些只是一些简单帮助方式。事实上,连接到网络的每台设备都是黑客进入网络的新入口。

物联网将大大改变我们的世界。这将使事情变得更加容易、更加危险、更加有帮助、更加复杂,与平面国一样,它将为我们的世界增添一个全新维度。

您准备好了吗!

本文转自:物联网如何在现实世界中发挥作用?

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智能手机有许多零组件,包含:可检测手机的运动的加速度计和陀螺仪。测量手机的环境的光,温度,压力和湿度传感器。具有连网特性的RFID,蓝牙和WiFi传感器。至于用于声音的麦克风和扬声器也属于其中。其实,这些零组件中的大多数是微机电系统(MEMS)。

根据Yole Development预估,2023年全球MEMS市场规模可达310亿美元,比起2017年的120亿美元,年复合成长率达17.5%。其中,消费性领域于2023年将占据7成的市场占有率。

由于制造工艺的进步,MEMS比起大型同类产品便宜得多。因为制造MEMS的技术与集成电路、半导体的相同。也就是在不需要新设备情况下,MEMS制造获得边际效应。

未来物联网的世界需要更多MEMS器件,进行创新。更棒的是,物联网可以利用MEMS的核心功能和优势,以有效地满足许多物联网应用的要求。

1、低功耗

物联网传感器和网关(Gateway)通常需要无线和电池供电。由于每单位成本较低,更换整个装置通常比使用新电池重新安装更便宜。因此,任何功率使用的减少都会延长装置的寿命。
某些MEMS拥有与大型零组件相同功能但却较少功耗,例如:利用电磁或流体动力学的MEMS即可在不牺牲功能之下,降低功耗。

2、外型小巧

用户通常希望物联网装置在办公室和家庭环境中,能够小到不令人注意。此外,在一些物联网应用中,在有限空间下可能需要将装置添加到现有机器中,例如:自动驾驶车,其就需要外型小巧的MEMS装置。另外,在穿戴式装置和生物医学应用下,小尺寸零组件成为必要的关键需求,这也是苹果手表拥有愈来愈多功能的原因。

3、成本效益

在部署物联网解决方案时,规模通常是一个主要问题。例如,当将传感器用于监测农田的天气和湿度水平时,每英亩需要植入许多小型装置,或者针对大型资产提出的追踪解决方案。在其他应用中,例如传送物品,就需要一次性的MEMS设备。MEMS实际上是通过一种微影制程,让其在成本效益下得以大量生产。

随着更多装置和应用被添加到物联网,MEMS将成为更可行的解决方案。令人兴奋的是,这两种技术的交互作用正在改变物联网产业。

本文转自:微机电系统(MEMS)和物联网的未来

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Brendan O’Dowd ADI公司

新技术的进步以及对更高效生产工艺和生产厂的期盼正推动工业设施发生前所未有的变革。这些变革提高了自动化程度、精确度和可用数据量。

这些进步使工业4.0成为现实,为制造商带来更大的发展前景和商机,在减少排放的同时,通过提高生产力、安全性和可靠性在全球经济环境中增强竞争优势。据估计,未来10年将带给自动化设备制造商价值约6.5万亿美元的商机。

虽然这一商机极具吸引力,但还有不少重大障碍需要克服。例如,在传统保守的工业领域,新技术的采用通常进展缓慢。自动化工厂目前通常是新旧系统的混合体,相应的系统间通信较为复杂。现有的基础设施基本上没办法实现在网络边缘安全地捕获和传输数据。简而言之,制造工厂和加工厂不会一夜之间改变。这需要一段过渡期。

为了实现和加速这一过渡,自动化供应商开始向ADI这类的技术合作伙伴和供应商寻求更多的系统领域专业知识和解决方案。

联网企业所需的过渡,特别是以太网和安全性

工业以太网已广泛应用于控制应用领域,并且随着企业和市场向工业4.0过渡,将继续作为首选通信介质不断扩大。

其中一个挑战是解决以太网的确定性问题。许多协议采用专有的第2层解决方案。然而,在尝试提取相关数据以供企业网络较高级别使用或在不同制造节点之间协调时,这些协议会导致大量的互操作性问题。新的IEEE 802.1 TSN标准旨在解决工业控制中遇到的同类问题,并承诺支持从专有解决方案向基于标准的方式过渡。

以太网传统上是一个“尽力而为”的网络。为了能将以太网部署到关键任务应用中,需要增加一些特殊功能,包括时间同步、流量调度、流量控制、无缝冗余等其它功能。这些新兴的IEEE TSN标准背后的目的是实现真正的融合网络,使网络中各种类别的流量都能无缝共存。这将使关键任务的实时流量可以像流式传输和“尽力而为”的流量一样,在同一网络上传输。这些功能使网络设计人员可确保在整个网络拓扑结构中每次都能及时交付特定类别的流量。与专有的第2层解决方案不同,这些功能旨在可扩展至千兆或更高的线路速率。

ADI公司最近收购了工业互联网联盟的主要成员和贡献者Innovasic,助力TSN。

将边缘设备连接到TSN支持的融合可信工业4.0联网企业网络带来许多挑战。当前边缘设备中的通信技术(如现场总线和4mA至20mA电流环路)可以正常且可靠地工作。但是,将其数据传送至云端(本地或远程)时,从工厂厂房到前端办公室的路径中通常会受多层通信的阻碍。通常需要网关将一种格式或协议转换为另一种格式或协议,并且数据可能会存储在实际分析端途中的多台服务器上。将数据从简单传感器传送至云端的总拥有成本不仅涉及数据交付所需的设备,而且涉及整个过程中为确保数据完整性所需的软件、处理技术和人力。

虽然将以太网连接到诸如温度变送器这样的简单设备可能看起来有点相互矛盾,但这与设备简单与否或其产生/消耗相对较少的数据无关。这关系到如何能够有效地从融合网络上的设备中提取数据,然后将这些数据应用于可执行的结果。例如,分布式控制系统(DCS)可能会使用来自温度传感器的数据,以确保其部分过程运行实时控制。然而,这个特定温度也可能会影响整个过程。通过将温度变送器无缝连接至云端,可以近乎实时地考虑所有过程参数来执行分析,以确保整个过程的运行。可以进行调整,以优化生产或提高能效。

ADI将解决这些挑战视为客户成功的关键,这也是促使我们投资尖端技术,将以太网推向边缘的动力因素。我们称之为低复杂度以太网的关键技术是一种将简单工业设备(如温度变送器)直接连接到以太网的驱动技术。

图1.单芯片、多种以太网协议。

低复杂度以太网解决了当今标准2层以太网实施方案中的传统尺寸、功耗和成本问题,从而降低向云端传送数据的总拥有成本。

向融合工业以太网网络的过渡也需要物理层的创新,以提供与现有系统的一些固有功能相匹配的解决方案。许多广泛部署的以太网物理层标准将电缆长度限制为100米,并且需要多根双绞线电缆来实施。相比之下,工厂自动化网络的大部分现有基础设施安装都采用单双绞线布线构建,这种布线能够支持数据速率为31.25 kbps下长达1000米的距离。为了解决这个问题,ADI正在与IEEE赞助支持的主要工业合作伙伴协作开发新的以太网标准。该标准称为10SPE,它将运行于单双绞线电缆之上,支持距离长达1000米,数据速率为10 Mbps。ADI采用基于标准的协作方法来解决这个问题,协助降低应用障碍,并缩短实现整个工厂范围的融合网络目标的时间。

除开发支持以太网融合的新功能以外,其他已经使用100 Mbps确定性以太网的应用正在寻求突破带宽和性能极限。像机器人这样的应用需要越来越多比过去控制精度更高的坐标轴。将控制网络过渡至千兆网速有助于满足这些要求,这也代表了工业以太网市场的另一个主要趋势。

以太网的疾速成功经常让以太网用户苦于解决与其应用相关的安全问题。工业网络边缘的数据和检测需求的预期增长可能会受阻于安全风险。此外,工业控制应用中对低延迟和抖动性能的要求可能会与安全要求直接冲突。采用这些技术的用户必须尽快解决这些应用中的性能和安全问题。

ADI公司最近收购了Sypris Electronics的安全业务部门(SCIOMetrics)

工业领域的网络安全风险日益得到重视。由于工业4.0和工业物联网(IIoT)的兴起,工业空间被定义为广泛的分布式设备、动态信息流和跨环境互联以提供新功能。然而,令人并不感到惊讶的是,随着新功能的创建,它也带来了前所未有的新的安全威胁,而且比以往任何时候都更现实。

如果您想象一下必须安全连接至网络的设备数量,就会了解,为这些设备建立身份有多困难。物理的分布式共享加密密钥很快变得不切实际,证书交换式管理转化为物流噩梦。若要实现可信的工业4.0企业的愿景,无密钥建立身份至关重要。同样,需要具有低固定延迟和小型化硬件和/或软件占用空间的轻量级加密技术来安全连接在网络边缘高度受限的设备。ADI在资源受限设备的身份验证和安全解决方案以及轻量级区块加密等技术领域投入巨资,以解决这些重要问题。

图2.我们的关键竞争力是实现可信的自动化。

结论

ADI公司工业自动化业务部门致力于为工业网络的边缘检测、控制、监控和鲁棒实时通信系统领域提供领先的解决方案。ADI公司已经开发并积累了多个领域的专长知识,包括安全和认证、功能和本质安全以及多协议支持等。我们将通过强有力的合作,实现并加快向传感器到云的可信工业物联网联网企业的过渡。

参考文献

Thomas Brand.“Fido5000:一颗芯片,支持多种以太网协议”ADI公司,2017年11月。
Meany, Tom.“功能安全和工业4.0”ADI公司,2017年3月。
Meany, Tom.“集成电路的功能安全”ADI公司,2017年2月。

作者简介

Brendan O’Dowd拥有30多年的工业行业经验,他曾就职于Tellabs、Apple和ADI公司。他目前担任ADI公司工业自动化业务部门总经理。联系方式: brendan.cronin@analog.com

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译:冬夜

物联网有望使污水处理更安全、更高效。运营商正在测试水传感器、安全控制和预测性维护。

水是最珍贵的自然资源之一。随着城市化进程的加快,水很快将成为稀缺资源。长期以来,运行污水处理的机构和系统一直依赖监督控制和数据采集( SCADA )系统来监控水处理和再分配系统。然而,SCADA安装点的实际条件限制了它的使用。您可能知道水资源短缺和水质问题——例如弗林特水危机,但是您可能没有听说过物联网是最有希望帮助污水处理的方法。在本文中,我将展示工业和市政团体如何利用物联网解决污水处理问题。

正如一篇文章所述,“预计到2020年连网设备数量将达到2000亿台”。随着连网设备数量的增加,污水处理行业正在利用物联网传感器来监测水位、化学品泄漏,甚至是调节水流。

物联网在污水处理中的应用

将“物联网”视为一种思维方式:将物理对象和处理现场连接到互联网,以便更有效地监控和利用它们。创建和使用物理对象的“数字拷贝”比仅仅尝试使用物理对象更有效。物联网在污水处理中的应用就是这种思维方式。

污水处理设施在其水处理系统的不同位置安装智能传感器。这些传感器收集水质、温度变化、压力变化、水和化学物质泄漏的数据,并将这些数据发送回应用程序,该应用程序将这些数据信息综合成可操作的见解。例如,某个池中的硫含量可能高于平均值,物联网系统将标记该池以进行更严格的测试。

智能手机和平板电脑可以作为云应用的管理窗口,这些应用通常是大型物联网平台和/或EAM CMMS系统的前端,这些系统实时渲染物联网传感器数据。重点是,通过互联网将物理对象连接到一个中心枢纽,可以让更少的人管理更多的对象和流程——更有效地管理更多的数据、更多的洞察力、更少的人、更少的错误。

从传感器数据到可操作的洞察力

物联网支持的水传感器可以跟踪污水质量、可饮用性、压力和温度。包括动态传感器集群和强大平台驱动分析在内的解决方案可以让操作员测量液体流量,并可供水务公司用于跟踪整个处理厂的流量。工程师可以访问这些数据,并对其进行解读。

使用物联网进行泄漏和痕量化学监测

物联网还可以在泄漏监测中发挥作用。它可以向远程管理系统发送即时警报,此类警报通知非常适用于关键任务应用,例如弗林特(Flint)等污染区域的污水管理,这些区域的民众健康和生计都处在危险之中。对于较旧的非物联网系统,工程师必须手动检查,而且发现一个问题可能需要几个小时。物联网使工程师能够更快地做出响应,通过预测性维护,可以在事件发生之前采取行动。

在污水处理中使用物联网的另一个巨大好处是检测初级处理后的残留化学物。早期检测痕量有助于优化该设施的处理流程,并确保化学品的排放保持在法定限度内。

物联网污水管理可以标记危险细菌

物联网污水传感器还可以帮助监测和减少军团菌在整个设施中的传播。军团菌通过雾化雾气传播,例如来自集中式暖通空调系统,对工厂的员工来说非常危险——更不用说下游的市民了。

物联网有很多好处。它可以提高员工的工作效率,使他们远离危险,并降低设施管理中不必要的成本。重要的是不仅要通过物联网升级我们的企业基础设施,相同的技术也可以改变市政基础设施,并优化影响我们日常生活质量的流程。

本文转自:物联网如何解决污水处理问题

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John Oates ADI公司

摘要

为了支持不断增长的无线数据需求,现代基站无线电设计支持多个E-UTRA频段以及载波聚合技术。这些多频段无线电采用新一代GSPS RF ADC和DAC,可实现频率捷变、直接RF信号合成和采样技术。为了应对RF无线频谱的稀疏特性,利用先进DSP来高效实现数据比特与RF的来回转换。本文描述了一个针对多频段应用的直接RF发射机例子,并考虑了DSP配置以及功耗与带宽的权衡。

简介 - 10年、10倍频段、100倍数据速率

智能电话革命开始于10年前,其标志事件是苹果公司于2007年发布初代iPhone®。10年后,历经两代无线标准,很多事情都发生了变化。也许不像作为消费电子的智能电话(称为用户设备(UE))那样吸引眼球并常常占据新闻头条,但无线电接入网络(RAN)的基础设施基站(eNodeB)也历经嬗变,才成就了我们如今互连世界的数据洪流。蜂窝频段增加了10倍,而数据转换器采样速率增加了100倍。这使我们处于什么样的状况?

多频段无线电和频谱的有效利用

从2G GSM到4G LTE,蜂窝频段的数量从4个增加到40个以上,暴增了10倍。随着LTE网络的出现,基站供应商发现无线电变化形式倍增。LTE-A提高了多频段无线电的要求,在混频中增加了载波聚合,使得同一频段内(更重要的是不同频段内)的非连续频谱可以在基带调制解调器中聚合为单一流。

但是,RF频谱很稀疏。图1显示了几个载波聚合频段组合,突出说明了频谱稀疏问题。绿色是带间间隔,红色是目标频段。信息理论要求系统不应浪费功率去转换不需要的频谱。多频段无线电需要有效的手段来转换模拟和数字域之间的稀疏频谱。

图1.非连续频谱的载波聚合突出说明了频谱稀疏问题。红色表示许可频段。 绿色表示是带间间隔。

基站发射机演变为直接RF

为帮助应对4G LTE网络数据消费的增加,广域基站的无线电架构已经发生了变化。带混频器和单通道数据转换器的超外差窄带IF采样无线电已被复中频(CIF)和零中频(ZIF)等带宽加倍的I/Q架构所取代。ZIF和CIF收发器需要模拟I/Q调制器/解调器,其采用双通道和四通道数据转换器。然而,此类带宽更宽的CIF/ZIF收发器也会遭受LO泄漏和正交误差镜像的影响,必须予以校正。

图2.无线射频架构不断演变以适应日益增长的带宽需求,进而通过SDR技术变得更具频率捷变性。

幸运的是,过去10年中,数据转换器采样速率也增加了30倍到100倍,从2007年的100 MSPS提高到2017年的10 GSPS以上。采样速率的提高带来了超宽带宽的GSPS RF转换器,使得频率捷变软件定义无线电最终成为现实。

6 GHz以下BTS架构的终极形态或许一直就是直接RF采样和合成。直接RF架构不再需要模拟频率转换器件,例如混频器、I/Q调制器和I/Q解调器,这些器件本身就是许多干扰杂散信号的来源。相反,数据转换器直接与RF频率接口,任何混频均可通过集成数字上/下变频器(DUC/DDC)以数字方式完成。

多频段效率增益以精密DSP的形式出现,其包含在ADI的RF转换器中,可以仅对需要的频段进行数字通道化,同时支持使用全部RF带宽。利用集内插/抽取上/下采样器、半带滤波器和数控振荡器(NCO)于一体的并行DUC或DDC,可以在模拟和数字域相互转换之前对目标频段进行数字化建构/解构。

并行数字上/下变频器架构允许用户对多个所需频段(图1中以红色显示)进行通道化,而不会浪费宝贵的周期时间去转换未使用的频段(图1中以绿色显示)。高效率多频段通道化具有降低数据转换器采样速率要求的效果,并能减少通过JESD204B数据总线传输所需的串行通道数量。降低系统采样速率可降低基带处理器的成本、功耗和散热管理要求,从而节省整个基站系统的资本支出(CAPEX)和运营支出(OPEX)。在高度优化的CMOS ASIC工艺中实现通道化DSP的功效比远高于通用FPGA结构中的实现方案,哪怕FPGA的尺寸较小也是如此。

带DPD接收机的直接RF发射机:示例

在新一代多频段BTS无线电中,RF DAC已成功取代了IF DAC。图3显示了一个带有16位12 GSPS RF DAC AD9172的直接RF发射机示例,其利用三个并行DUC支持三频段通道化,允许在1200 MHz带宽上灵活地放置副载波。在RF DAC之后,ADL5335 Tx VGA提供12 dB的增益和31.5 dB的衰减范围,最高支持4 GHz。根据eNodeB的输出功率要求,此DRF发射机的输出可以驱动所选功率放大器。

图3.直接RF发射机。诸如AD9172之类的RF DAC包括复杂的DSP模块,其利用并行数字上变频通道化器来实现高效多频带传输。

考虑图4所示的频段3和频段7情形。有两种不同方法可用来将数据流直接转换为RF。第一种方法(宽带方法)是不经通道化而合成频段,要求1228.8 MHz的数据速率。此带宽的80%产生983.04 MHz的DPD(数字预失真)合成带宽,足以传输两个频带及其740 MHz的频带间隔。这种方法对DPD系统有好处,不仅可以对每个单独载波的带内IMD进行预失真,还能对所需频带之间的其他无用非线性发射进行预失真。

图4.双频段情形:频段3(1805 MHz至1880 MHz)和频段7(2620 MHz至2690 MHz)。

第二种方法是合成这些频段的通道化版本。由于每个频段分别只有60 MHz和70 MHz,并且运营商只有该带宽的一个子集的许可证,所以没有必要传输一切并因此招致高数据速率。相反,我们仅利用更合适、更低的153.6 MHz数据速率,其80%导致DPD带宽为122.88 MHz。如果运营商拥有每个频段中的20 MHz的许可证,则对于每个频段的带内IMD,仍有足够的DPD带宽进行5阶校正。采用上述宽带方法,这种模式可以在DAC中节省高达250 mW的功耗,并在基带处理器中节省更多的功耗/热量,另外还能减少串行通道数量,实现更小、更低成本的FPGA/ASIC。

图5.利用AD9172 RF DAC,通过直接RF发射机实现频段3和频段7 LTE传输。

DPD的观测接收机也已演变为DRF(直接射频)架构。AD920814位3 GSPS RF ADC还支持通过并行DDC进行多频段通道化。发射机DPD子系统中的RF DAC和RF ADC组合有许多优点,包括共享转换器时钟、相关相位噪声消除以及系统整体的简化。其中一个简化是,集成PLL的AD9172 RF DAC的能够从低频参考信号生成高达12 GHz的时钟,而无需在无线电电路板周围布设高频时钟。此外,RF DAC可以输出其时钟的相位相干分频版本供反馈ADC使用。此类系统特性支持创建优化的多频段发射机芯片组,从而真正增强BTS DPD系统。

图6.用于数字预失真的直接RF观测接收机。宽带RF ADC(例如AD9208)可以将5 GHz带宽上的多个频段高效数字化。

结语

智能电话革命十年后,蜂窝业务全都与数据吞吐量有关。单频段无线电再也不能满足消费者的容量需求。为了增加数据吞吐量,必须通过多频段载波聚合来获得更多的频谱带宽。RF数据转换器可以使用全部6 GHz以下蜂窝频谱,并能快速重新配置以适应不同频段组合,从而使软件定义无线电成为现实。此类频率敏捷直接RF架构可缩减成本、尺寸、重量和功耗。这一事实使得RF DAC发射机和RF ADC DPD接收机成为6 GHz以下多频段基站的首选架构。

作者简介

John Oates是通信系统部门的系统工程师,致力于无线基站架构工作。最近,他的工作重点是用于直接RF发射机和观测的GSPS转换器。他于2008年加入ADI公司,拥有北卡罗来纳州立大学Cp.E.学士学位。联系方式: john.oates@analog.com

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根据IDC市场追踪数据,预计2018年底中国对话式人工智能市场规模将达到13亿元人民币左右。涵盖了语音识别、语义理解和语音合成等技术的对话式人工智能应用将逐步落地,并且有望大规模推广。在应用场景中,智能客服是对话式人工智能应用较为广泛的场景;从行业支出看,金融是对话式人工智能技术的主要投入行业。IDC特别针对中国地区发布了《IDC MarketScape:中国对话式人工智能平台厂商评估,2018》报告,旨在对中国对话式人工智能平台和厂商进行评估,评估结果供业界人士参考。

报告研究范围

IDC中国本次选择了具有代表性的11家对话式人工智能厂商进行研究,既有科大讯飞、小i机器人、捷通华声、思必驰等老牌厂商的参与;也有百度,阿里等互联网公司的加入,同时还有东软等传统IT服务厂商和追一等创业公司。本次报告从厂商现有产品的能力、未来发展潜力进行分析研究,并对终端用户进行访谈。厂商评估结果基于IDC MarketScape模型以图像的形式呈现。

主要应用场景

对话式人工智能市场目前处于发展阶段,各大厂商和创业公司纷纷入局,市场格局还未完全形成,应用场景有待丰富。

智能客服是对话式人工智能产品应用最为广泛的场景。智能客服提供7*24小时的服务,将人工客服中大量重复的问题交由客服机器人完成,极大提升了客服人员的工作效率。目前广泛应用在银行、保险、电信等行业。

智能车载是重度语音应用场景,与导航、后视镜等设备结合,提供一体化的智能车载终端设备,提供语音导航、打电话和新闻播报等功能,从而解放驾驶员的双手。智能车载对语音识别提出了更高的要求,由于风噪等车载特殊环境,需要更好的去燥能力和更低的误唤醒率。

智能家居引入对话功能为传统家用电器带来新的契机,语音节目搜索、语音温度调控,灯光亮度语音调节等功能,为消费者提供更为便利的生活。

智能故事机目前主要受众群体是儿童和青少年,旨在陪伴,通过语音交互提供百科问答、讲故事、音乐播放等功能。受限于儿童的表达方式与成年人不同,语音识别和语义理解都有一定困难,识别率和准确率有待提升。同时,市场上专注于儿童语义理解研究的企业有限,这也在一定程度上对其发展产生影响。

智能可穿戴设备基于硬件设备,提供软件支持和数据交互等服务,以智能手表为例,通过语音控制设备,完成操作指令,这很好的解决了手表屏幕小,操作不便等问题。目前这些产品功能并不完全独立,仍需要通过手机完成部分功能。

智能企业服务基于知识图谱将碎片化的信息转化为知识,对话式人工智能产品与企业系统集成,从而帮助企业传播信息、产品销售、企业管理等,例如对话式人工智能产品服务人力资源部门,为企业员工提供社保政策解读等服务,从而降低员工工作量。

技术进展

对话式人工智能的发展依赖于语音识别、语音合成,也依赖于语义理解。受访者普遍认为语音识别率能否达到90%是一个分水岭,这将影响用户体验。在通用场景下,普通话识别技术差异不大,方言和外语的语音识别率远低于普通话识别,终端用户表示语音识别率相差1-2%不会影响选型。语义理解的准确率依赖于后台的知识库,这与对话的复杂程度、知识库的更新频率等情况相关,也与知识库的积累有关,这一现象在垂直领域中表现的较为突出,特别是在儿童领域。语音合成未来需要不断完善,提升拟人声的程度。多轮对话、情绪感知等仍处于研究阶段,在落地的商业化项目中涉及不多。

商业模式

对话式人工智能产品目前提供多种模式,有通过本地部署提供私有化产品的模式、有通过公有云或私有云提供license的模式、也有提供免费模式等。大型技术提供方倾向提供云端服务,对单个项目的个性化定制服务的支持能力未来需加强,但项目成本优势对技术储备能力薄弱或支付能力有限的公司仍具有吸引力。免费策略的提供有助于初创公司的发展,对其具有吸引力。有一定技术实力或有一定支付能力的公司看重对单个项目的支持力度、产品二次开发能力和数据隐私保护等方面,对本地部署提供定制化的模式有较大需求,这种模式具有项目周期较长,成本高等特性,金融用户出于数据隐私等方面的考虑,倾向于这钟模式。

市场未来潜力

IDC预计,到2022年,中国对话式人工智能市场规模将达到78亿元人民币。

IDC中国研究经理刘迪认为: "对话式人工智能市场处于发展阶段,语音识别中的方言和外语仍有很大的发展空间,语义理解有待完善。对话式人工智能产品后期维护需要投入大量人力,未来需进一步解放运维人员,减少工作量。多轮对话、情绪感知、系统自学习与计算机视觉等其他人工智能的融合等方面将是下一轮对话式人工智能发展的重点方向。"

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作者:Ying Cheng ADI公司

简介

单片式降压型稳压器LT8640S和LT8643S集紧凑布局、高效率和超低EMI于一体,非常适合汽车环境应用。易于布局、超低EMI、高效率的Silent Switcher 2LT8640S/LT8643S是42 V、6 A连续电流/7 A峰值电流单片式降压型稳压器,采用第二代Silent Switcher® 2架构。Silent Switcher稳压器通过将高频环路一分为二来抑制EMI辐射,分离环路产生的磁场相互抵消。第二代Silent Switcher 2在封装内集成了旁路陶瓷电容。这些电容位于快速交流环路(VIN、BST和INTVCC)内,因此需要精密且可重复的PCB布局才能确保EMI性能。集成这些电容大大简化了PCB布局和制造要求。即使是低成本的双层电
路板,现在也能具有出色的EMI性能。

在汽车应用中,设计人员偏向于使用2 MHz或更高开关频率的电源,以避开AM频段并使解决方案尺寸最小化。遗憾的是,高开关频率通常意味着更低的效率和更高的功耗,迫使设计人员要在小尺寸和低EMI性能与效率之间进行权衡。LT8640S和LT8643S消除了这种权衡:得益于可控且快速的开关边沿,即使在高开关频率下,它们仍能以高效率和低功耗运行。

图1显示了一个超低EMI且高效率的LT8640S 12 V至5 V/6 A设计。内部稳压器由5 V输出通过BIAS引脚供电,以降低功耗。该设计的开关频率设置为2 MHz。使能展频模式(SYNC/MODE = INTVCC),使得开关频率在3 kHz三角调制下可以从2 MHz变化到2.4 MHz。

图1. 展频模式的超低EMI LT8640S 5 V/6 A降压转换器

图2比较了采用图1所示设计的2层和4层板的EMI辐射。两块电路板均符合严苛的汽车级CISPR 25 Class 5辐射EMI要求,仅需在输入侧使用铁氧体磁珠。图3显示了效率。在高达2 MHz的开关频率下,LT8640S 12 V输入的峰值效率达到95%,24 V输入的峰值效率达到92%。

图2. 采用图1所示设计,2层和4层板的CISPR 25 EMI辐射比较

图3. 采用图1所示设计的LT8640S 5 V/6 A输出效率(fSW = 2 MHz)

图4. LT8640S 24 V 至9 V/6 A降压转换器

图4显示了9 V输出的LT8640S设计。图5显示了5 A负载时的热结果。在45 W输出功率和1 MHz开关频率下,由于采用了增强散热技术,LT8640S 4 mm × 4 mm LQFN封装的温升低于50°C。

多个LT8643S器件可以并联,以支持7 A(峰值)以上的输出电流。LT8643S利用电流模式控制和外部补偿实现平衡均流——这在并联配置中非常重要。将所有误差放大器的输出VC引脚连接在一起,便可自然地实现均流。无需额外的时钟器件,CLKOUT和SYNC/MODE引脚即可实现频率同步。

图5. LT8640S 24 V至9 V/5 A热图像,采用图4设计(fSW = 1 MHz,TA = 25°C)

图6. 使用两个LT8643S器件的并联3.3 V/12 A降压转换器

图6显示了12 V至3.3 V/12 A LT8643S并联设计的简洁性。上方LT8643S通过让SYNC/MODE引脚浮空而设置为强制连续模式,其CLKOUT信号驱动下方LT8643S SYNC/MODE引脚以实现同步。图7显示了该设计的效率,而图8显示了8 A阶跃瞬态响应。

图7. LT8643S 12 V至3.3 V、8 A阶跃负载瞬态响应,采用图6所示并联设计(fSW = 1 MHz)

图8. LT8643S 12 V至3.3 V/12 A效率,采用图6所示并联设计(fSW = 1 MHz)

结论

LT8640S和LT8643S是6 A(峰值7 A)、超低EMI单片同步开关稳压器,采用小型4 mm × 4 mm LQFN封装。已获专利的Silent Switcher2架构可确保EMI辐射极低。集成环路电容消除了PCB布局敏感性,有助于节省设计工作量和解决方案成本。同步设计和快速开关边沿可提高重载时的效率,而低静态电流对轻载效率有利。3.4 V至42 V的宽输入范围和低压差使LT8640S和LT8643S能够满足汽车冷启动或负载切断情况下的要求。

作者简介

Ying Cheng毕业于密苏里科技大学(原密苏里大学罗拉分校),获电气工程博士学位。她曾在凌力尔特公司(现为ADI公司的一部分)工作六年,担任电源产品部高级应用工程师,负责DC-DC开关稳压器和LDO产品。联系方式: ying.cheng@analog.com

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