盡 管有很多關(guān)于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT) 將如何改變工廠自動化的討論,，但沒有統(tǒng)一的技術(shù)將各種“物”連接在一起，這會導(dǎo)致系統(tǒng)之間的不兼容,?？梢允褂瞄_源軟件定義無線電技術(shù)在不同的工業(yè)無線標(biāo)準(zhǔn)之間建立連接。通過考察IIoT 可以最好地說明兼容性問題,， IIoT是一種應(yīng)用程序子集,，所具有的無處不在的連接性帶來了巨大的收益。一家領(lǐng)先的通信設(shè)備供應(yīng)商估計,，現(xiàn)在超過90％以上的工業(yè)機(jī)器仍沒有連接到任何網(wǎng)絡(luò),。

實現(xiàn)更廣泛互連性的主要障礙是大多數(shù)工業(yè)現(xiàn)場具有多個供應(yīng)商。每個供應(yīng)商可能采用不同的方法來實現(xiàn)IIoT,，其中包括采用無線連接以實現(xiàn)最大的靈活性,，但無法在無線鏈路、標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議之間實現(xiàn)互操作性,。這些包括Wi-Fi,、NB-IoT( 也稱為Cat-NB1)、LTEMTC Cat M1,、遠(yuǎn)程(LoRa),、Sigfox、Ingenu,、WirelessHART,、Weightless、藍(lán)牙低功耗(BLE)和ZigBee 等等,。

每種技術(shù)都有其優(yōu)點和局限性,，在實際應(yīng)用中可能會根據(jù)應(yīng)用案例進(jìn)行選擇。低功率廣域網(wǎng)(LPWAN) 方案，如LoRa,、NB-IoT和Sigfox,，更適合低速率傳輸?shù)拈L距離鏈路，而通過Wi-Fi 和藍(lán)牙的無線接入則更受歡迎,，但傳輸范圍受限,。一種名為HaLow 的新型Wi-Fi 正加入到混戰(zhàn)中。它使用IP 數(shù)據(jù)包和更低的頻率,，提供更長的傳輸距離和更強(qiáng)的穿透力,。

該圖顯示了Lime SDR 軟件定義的無線電板框圖。LimeSuite 是免費的開源軟件,，用于編程LimeSDR 板,。圖形用戶界面驅(qū)動的設(shè)計環(huán)境允許控制射頻芯片功能。圖片來源：Lime Microsystems

不兼容的系統(tǒng),，對于任何希望將IT 系統(tǒng)遷移到工業(yè)4.0 的工廠來講都是障礙,，因為它可能需要多個集線器和網(wǎng)關(guān)來收集和整理數(shù)據(jù)以進(jìn)行分析。

軟件定義無線電(SDR) 可以支持各種無線技術(shù),，它緊湊,、可編程、開源,、全雙工并支持App 應(yīng)用程序,，這意味著它可以從應(yīng)用商店下載代碼后進(jìn)行配置。

這種無線電需要能夠?qū)崿F(xiàn)通信和控制途徑,，例如雙收發(fā)器現(xiàn)場可編程射頻(FPRF) 裝置和現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA) 芯片,。該板通過USB3.0 連接器或PCIe 接口插入合適的處理器，該處理器通常是PC 裝置,。

可以使用SoapySDR 項目中的開源應(yīng)用程序,，啟用運(yùn)行Linux 的處理器，該應(yīng)用程序可以“按原樣”使用或按需修改以滿足特定的要求,?；赨buntu 的開源應(yīng)用程序可用于GSM 和LoRa，活躍的生態(tài)系統(tǒng)有大量新應(yīng)用程序可用,。硬件設(shè)計人員可以使用板載的英特爾FPGA 對各種無線標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和解碼；已有可用的開源軟件,。FPGA 還可用于加密,，以避免“明文”傳輸數(shù)據(jù)。

開源資源的主要優(yōu)點是可以修改功能以滿足應(yīng)用程序的需求,。文檔允許軟件設(shè)計者理解代碼操作,。此外，論壇和博客可以回答許多常見問題，開源社區(qū)可以幫助解決并回答問題,。軟件工程師可以從下載LoRa 文件開始,，然后在SDR 上改進(jìn)系統(tǒng)以支持其它技術(shù)。

各種選項都可用于修改系統(tǒng),。SoapySDR支持獨立于供應(yīng)商的支持庫,，設(shè)計人員可以在其中訪問C ++ API、C 封裝器和Python 綁定,。數(shù)據(jù)包括代碼操作的詳細(xì)說明,，它可以作為新設(shè)計的起點。

免費的開源軟件可用于編程SDR,。圖形用戶界面驅(qū)動的設(shè)計環(huán)境,，允許控制射頻芯片的各方面，例如帶寬或頻率,。這一切都是利用FPGA 通過串行外設(shè)接口連接加載數(shù)據(jù)來實現(xiàn)的,，從而可以設(shè)置所需的無線標(biāo)準(zhǔn)?？梢詫崟r下載到電路板上,，并可以使用硬件在環(huán)檢查系統(tǒng)性能。當(dāng)射頻設(shè)計完成時,，可以保存FPRF配置以用于最終系統(tǒng),。

SDR 的控制邏輯在FPGA 中實現(xiàn)，命令可以通USB 端口下載到模塊中,?？梢孕薷腇PGA 的功能，這是先前分配給硬件設(shè)計團(tuán)隊的任務(wù),，他們具有設(shè)備設(shè)計所需的專業(yè)技能,。這也被認(rèn)為是供應(yīng)商在電子產(chǎn)品中廣泛采用FPGA 的最大障礙之一。因此,，他們?yōu)楹喕浖蚍菍I(yè)社區(qū)的設(shè)計流程做出了巨大努力,。

IIoT 是進(jìn)一步提升工業(yè)自動化水平不可或缺的一部分，無線連接必須在整體IIoT 戰(zhàn)略中占據(jù)一席之地,。一些選項可以利用未經(jīng)許可的低功率廣域網(wǎng),，而其它選項可能部署新興的蜂窩標(biāo)準(zhǔn)。一種無線通信技術(shù)不太可能滿足所有要求,，因此需要一種可配置的網(wǎng)關(guān),，旨在涵蓋許多選項。SDR 硬件和軟件通信提供了專有無線通信系統(tǒng)的替代方案,。

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