引言

在萬(wàn)物互聯(lián)的智能時(shí)代，您是否還在為如何管理成百上千個(gè)智能設(shè)備而煩惱？傳統(tǒng)低功耗藍(lán)牙連接數(shù)量有限，Mesh組網(wǎng)復(fù)雜且功耗高，這些都已成為制約物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模部署的瓶頸。

信馳達(dá)科技基于行業(yè)領(lǐng)先芯片平臺(tái)SiliconLabs，推出了帶有PAwR功能的低功耗模塊，真正意義上實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模雙向一對(duì)多通信，理論上一個(gè)中心設(shè)備可同時(shí)與高達(dá)32640個(gè)終端設(shè)備進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交互，徹底突破了傳統(tǒng)藍(lán)牙連接的設(shè)備數(shù)量限制，讓設(shè)備管理變得前所未有的簡(jiǎn)單高效。現(xiàn)在，讓我們見(jiàn)證這項(xiàng)技術(shù)如何為您的業(yè)務(wù)創(chuàng)造全新價(jià)值！

圖1 PAwR釋義

PAwR與其他技術(shù)的區(qū)別

?傳統(tǒng)連接型一對(duì)多：通常指一個(gè)主機(jī)通過(guò)時(shí)分復(fù)用的方式，輪流與幾個(gè)到幾十個(gè)從設(shè)備保持連接，數(shù)量有限，且管理復(fù)雜度隨設(shè)備數(shù)增加而顯著提升。

圖2 傳統(tǒng)連接型一對(duì)多

?廣播型一對(duì)多：采用廣播者/觀察者模式，一個(gè)設(shè)備發(fā)廣播，無(wú)數(shù)個(gè)設(shè)備可以接收。但這是單向的，觀察者無(wú)法回復(fù)，且所有設(shè)備都會(huì)收到廣播，缺乏私密性和針對(duì)性。

圖3 廣播型一對(duì)多

?藍(lán)牙Mesh組網(wǎng)一對(duì)多：采用“洪泛”式網(wǎng)絡(luò)管理。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在收到消息后，都會(huì)將其轉(zhuǎn)發(fā)出去，由其他節(jié)點(diǎn)中繼，直到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)收到為止。理論上一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可以容納數(shù)萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多對(duì)多的通信。但網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，功耗和延遲不易控制。

圖4 藍(lán)牙Mesh組網(wǎng)一對(duì)多

?PAwR一對(duì)多：全稱為周期性廣播同步回應(yīng)，是藍(lán)牙5.4核心規(guī)范中引入的一項(xiàng)革命性功能。根據(jù)藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟的規(guī)范，一個(gè)PAwR廣播器最多可以同時(shí)與數(shù)萬(wàn)個(gè)PAwR訂閱者進(jìn)行雙向通信，這個(gè)“多”的上限是驚人的32640個(gè)。

圖5 PAwR一對(duì)多

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什么是PAwR？PAwR怎么應(yīng)用？

在PAwR系統(tǒng)中，角色與我們傳統(tǒng)上所習(xí)慣的有所顛倒。廣播者將作為“中心樞紐”設(shè)備，稱為接入點(diǎn)——AP。掃描器/響應(yīng)器設(shè)備通常為節(jié)點(diǎn)設(shè)備。

我們可以將其想象成一個(gè)老師（廣播者）在課堂上按照一個(gè)固定的、循環(huán)的時(shí)間表點(diǎn)名提問(wèn)課堂中的學(xué)生。這個(gè)時(shí)間表被分成了大量極短的時(shí)間窗口。

詳細(xì)的工作步驟如下：

建立同步：廣播器會(huì)持續(xù)發(fā)送包含特定時(shí)間信息的周期性廣播流。成千上萬(wàn)的訂閱者設(shè)備監(jiān)聽(tīng)這個(gè)廣播流，并與廣播器的時(shí)序保持精確同步。它們知道自己被分配在哪一個(gè)或哪幾個(gè)特定的時(shí)間窗口進(jìn)行通信。

發(fā)送指令：廣播器在屬于自己的時(shí)間窗口內(nèi)，可以向所有訂閱者發(fā)送公共數(shù)據(jù)，也可以針對(duì)某個(gè)特定的“組”甚至單個(gè)設(shè)備發(fā)送私有數(shù)據(jù)。

接收回應(yīng)：在分配給訂閱者的那個(gè)精確的時(shí)間窗口，訂閱者被“喚醒”，監(jiān)聽(tīng)是否有發(fā)給自己的指令。如果有需要回傳的數(shù)據(jù)（如傳感器讀數(shù)、狀態(tài)確認(rèn)），它就在這個(gè)指定的窗口內(nèi)迅速回復(fù)給廣播器。

循環(huán)往復(fù)：這個(gè)過(guò)程以極高的頻率循環(huán)進(jìn)行，由于每個(gè)時(shí)間窗口都極短，廣播器可以在一個(gè)周期內(nèi)與海量設(shè)備完成一次“對(duì)話”，而所有設(shè)備絕大部分時(shí)間都處于深度睡眠狀態(tài)。

圖6 PAwR 系統(tǒng)時(shí)序圖

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PAwR的優(yōu)勢(shì)與局限

優(yōu)勢(shì)

? 超低功耗

設(shè)備絕大部分時(shí)間深度休眠，電池壽命大幅延長(zhǎng)，顯著降低維護(hù)成本。

? 精準(zhǔn)可靠

基于時(shí)隙的通信機(jī)制，無(wú)數(shù)據(jù)沖突，避免了信道競(jìng)爭(zhēng)，響應(yīng)時(shí)間可預(yù)測(cè)，同時(shí)確保指令必達(dá)，響應(yīng)及時(shí)。

? 極簡(jiǎn)部署

星形網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，無(wú)需中繼，管理復(fù)雜度遠(yuǎn)低于Mesh，極大縮短部署周期。

? 彈性擴(kuò)展

單網(wǎng)絡(luò)支持?jǐn)?shù)萬(wàn)設(shè)備，隨業(yè)務(wù)增長(zhǎng)靈活擴(kuò)展，保護(hù)投資價(jià)值。

? 雙向智能

完整的數(shù)據(jù)上行下行通道，構(gòu)建真正的智能物聯(lián)生態(tài)系統(tǒng)。

? 私密性與安全性

支持對(duì)特定組或單個(gè)設(shè)備進(jìn)行加密通信，比全局廣播更安全。如當(dāng)需要傳輸大量數(shù)據(jù)（如固件升級(jí)）時(shí)，AP可以臨時(shí)與特定Tag建立傳統(tǒng)藍(lán)牙連接，與PAwR通信共存，兼顧了吞吐量與規(guī)模。

局限

×依賴藍(lán)牙5.4硬件

廣播器與訂閱者都必須支持藍(lán)牙5.4，存在升級(jí)成本。

×覆蓋范圍限制

所有設(shè)備必須在AP的直接射頻覆蓋范圍內(nèi)，無(wú)法像Mesh那樣通過(guò)中繼擴(kuò)展。

×上行帶寬有限

每個(gè)Tag的回傳數(shù)據(jù)窗口非常小，不適合持續(xù)傳輸大數(shù)據(jù)流。

×中心節(jié)點(diǎn)依賴

AP是單一故障點(diǎn)，其性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。

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信馳達(dá)PAwR智慧倉(cāng)儲(chǔ)方案

如何實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備管理？

這里我們可以想象一個(gè)智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)，只需簡(jiǎn)單幾步即可完成應(yīng)用部署：

AP端：RF-BM-BG22A3藍(lán)牙模塊

Tag端：RF-BM-BG22B1藍(lán)牙模塊

單個(gè)BG22A3（AP端）理論上可以同時(shí)管理高達(dá)32640個(gè)BG22B1（Tag端）設(shè)備。

圖7 信馳達(dá)PAwR智慧倉(cāng)儲(chǔ)方案

極簡(jiǎn)部署：每個(gè)傳感器標(biāo)簽通過(guò)APP或指令設(shè)置唯一的組ID和設(shè)備ID即可入PAwR網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)部署效率提升80%。

系統(tǒng)初始化：服務(wù)器將Tag的ID信息下發(fā)至AP，AP將該Tag納入管理列表，完成“錄入”。

狀態(tài)監(jiān)控：服務(wù)器可隨時(shí)查詢AP下所有已綁定的Tag列表及其狀態(tài)（如RSSI信號(hào)強(qiáng)度）。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)萬(wàn)設(shè)備狀態(tài)，隨時(shí)掌握全局。

精準(zhǔn)管控：服務(wù)器向AP發(fā)送針對(duì)某個(gè)Tag的指令，AP通過(guò)PAwR廣播下發(fā)命令，觸發(fā)對(duì)應(yīng)Tag的聲光提示（如蜂鳴器或LED）；確認(rèn)Tag后，服務(wù)器發(fā)送“完成”指令，AP控制Tag停止提示，并將其從活動(dòng)列表中移除?；跁r(shí)隙的通信機(jī)制，指令精準(zhǔn)送達(dá)，狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋，確保通信可靠性。

超低功耗：創(chuàng)新的時(shí)隙喚醒機(jī)制，設(shè)備絕大部分時(shí)間處于深度休眠，續(xù)航可達(dá)數(shù)年。

彈性擴(kuò)展：?jiǎn)尉W(wǎng)絡(luò)支持?jǐn)?shù)萬(wàn)設(shè)備，隨業(yè)務(wù)需求靈活擴(kuò)容，保護(hù)長(zhǎng)期投資價(jià)值。

靈活定制：信馳達(dá)可根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景提供深度軟硬件藍(lán)牙模塊定制化解決方案。

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PAwR的應(yīng)用擴(kuò)展，賦能行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型

01

智慧零售

電子價(jià)簽系統(tǒng)（ESL）可實(shí)現(xiàn)數(shù)萬(wàn)個(gè)標(biāo)簽的秒級(jí)同步更新，同時(shí)接收狀態(tài)反饋，極大提升運(yùn)營(yíng)效率（雙向更新價(jià)格、接收價(jià)簽狀態(tài)）。

02

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

工廠設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、倉(cāng)儲(chǔ)物流管理，支持?jǐn)?shù)千傳感器（如溫度、振動(dòng)傳感器）同時(shí)上報(bào)數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)字化運(yùn)維體系。

03

智能樓宇

樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)，輕松管理數(shù)以萬(wàn)計(jì)的傳感器和執(zhí)行器，打造真正智能的辦公環(huán)境。家庭單元內(nèi)等智能傳感器組網(wǎng)，AP（智能網(wǎng)關(guān)）接收數(shù)據(jù)并下發(fā)控制指令（如調(diào)節(jié)加濕器）。

04

智慧農(nóng)業(yè)

大范圍環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)收集土壤、氣象數(shù)據(jù)，為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)提供數(shù)據(jù)支持。

05

醫(yī)療健康

醫(yī)院內(nèi)遠(yuǎn)程患者監(jiān)測(cè)（如心率、血壓傳感器），AP集中接收數(shù)據(jù)并下發(fā)配置，低功耗特性適配可穿戴設(shè)備。

展望

PAwR技術(shù)正在加速各行各業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程。它的出現(xiàn)，并非要取代藍(lán)牙Mesh，而是為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供了一個(gè)關(guān)鍵的、互補(bǔ)的解決方案。隨著像信馳達(dá)科技這樣的領(lǐng)先藍(lán)牙模塊廠商不斷推出PAwR應(yīng)用解決方案，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用門(mén)檻正在持續(xù)降低。它精準(zhǔn)地填補(bǔ)了“大規(guī)模、低功耗、雙向、星形網(wǎng)絡(luò)”的技術(shù)空白。我們相信，PAwR將以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在零售、物流、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域快速普及，成為推動(dòng)下一代低功耗物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新的核心技術(shù)之一。

PAwR技術(shù)已經(jīng)成熟，市場(chǎng)機(jī)遇就在眼前。無(wú)論您是方案開(kāi)發(fā)商、系統(tǒng)集成商還是終端用戶，現(xiàn)在正是擁抱這項(xiàng)革命性技術(shù)的最佳時(shí)機(jī)。

讓我們攜手合作，共同開(kāi)啟萬(wàn)物互聯(lián)的智能新紀(jì)元！