為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)可靠且廣泛的可視性是一項(xiàng)持續(xù)且雄心勃勃的挑戰(zhàn)。世界上仍有一些地區(qū)幾乎無法觸及，資產(chǎn)或設(shè)備無法被追蹤。傳統(tǒng)技術(shù)，如蜂窩網(wǎng)絡(luò)、LoRa和Wi-Fi，由于范圍有限或需要昂貴的基礎(chǔ)設(shè)施而無法滿足需求。Hubble Network致力于解決這一挑戰(zhàn)，并通過采用Silicon Labs(芯科科技)的安全、高射頻性能MG24無線SoC創(chuàng)建了全球首個(gè)由超過9,000萬個(gè)地面網(wǎng)關(guān)和一組近地軌道衛(wèi)星(low-earth orbit satellites)驅(qū)動(dòng)的全球低功耗藍(lán)牙(Bluetooth LE)網(wǎng)絡(luò)。

Hubble的兩項(xiàng)關(guān)鍵創(chuàng)新為這一突破鋪平了道路。首先，該公司開發(fā)了一種專有2.4GHz無線協(xié)議，顯著擴(kuò)展了藍(lán)牙設(shè)備的通信范圍。該協(xié)議基于開源Zephyr RTOS，并通過Hubble的軟件開發(fā)工具包讓集成變得簡(jiǎn)單，開發(fā)者只需一行代碼即可開始啟用。借助芯科科技的MG24 SoC，Hubble的專有協(xié)議實(shí)現(xiàn)了與現(xiàn)有設(shè)備的無縫集成，無需任何硬件更改。其次，Hubble構(gòu)建了一個(gè)衛(wèi)星無線接收器，其中包括一個(gè)由100多個(gè)天線組成的高性能相控陣(high-performance phased array)，它們協(xié)同工作以放大并聚焦信號(hào)?，F(xiàn)有嵌入式設(shè)備可以在不到5分鐘內(nèi)完成配置。

值得一提的是，Hubble已通過SpaceX Falcon 9火箭發(fā)射了一顆搭載相控陣的近地軌道衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)了地球與太空之間首次直接的藍(lán)牙傳輸。新部署的衛(wèi)星成功解碼了來自標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙芯片、距離超過600公里的信號(hào)包，這一突破為低成本、高可靠性的全球追蹤應(yīng)用帶來了巨大的潛力。

重新定義低功耗藍(lán)牙在遠(yuǎn)距離連接應(yīng)用的極限

對(duì)物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)人員而言，在考慮遠(yuǎn)距離連接應(yīng)用的技術(shù)選項(xiàng)時(shí)，低功耗藍(lán)牙可能看起來并不是最優(yōu)先的候選方案，這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)藍(lán)牙設(shè)備的典型范圍通常以米為單位，更不用說達(dá)到650公里——這是連接近地軌道衛(wèi)星所需的距離。然而，藍(lán)牙其實(shí)一直是傳統(tǒng)短距離資產(chǎn)跟蹤(Asset Tracking)的首選標(biāo)準(zhǔn)，幾乎無處不在，擁有數(shù)十億設(shè)備和成熟的開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)。

對(duì)此，Hubble的想法是基于在藍(lán)牙設(shè)備上使用專有的2.4 GHz協(xié)議，并結(jié)合創(chuàng)新的信號(hào)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)所需的遠(yuǎn)距離連接。通過降低比特率、使用錯(cuò)誤控制，以及修正多普勒頻移和大氣損耗等因素來達(dá)成遠(yuǎn)距離傳輸?shù)哪繕?biāo)。

隨著Hubble開發(fā)出其2.4GHz專有協(xié)議并結(jié)合MG24 SoC提供安全、省電且具備高射頻性能的無線解決方案，終于將標(biāo)準(zhǔn)低功耗藍(lán)牙設(shè)備直接連接到衛(wèi)星，并接入全球超過9,000萬個(gè)地面網(wǎng)關(guān)的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，而無需任何新硬件，這一能力蘊(yùn)含巨大潛力。將全球最普及的無線協(xié)議重新構(gòu)想為真正的全球網(wǎng)絡(luò)，開啟了遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)、全球資產(chǎn)追蹤、野火檢測(cè)以及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的新領(lǐng)域，這些都是無可比擬的。

構(gòu)建全球無線網(wǎng)絡(luò)，無需新增硬件或額外負(fù)擔(dān)

Hubble非常重視避免給客戶增加任何設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān)，因此優(yōu)先選擇現(xiàn)成的芯片。由于藍(lán)牙在當(dāng)今連接設(shè)備中的普及性，它的廣泛應(yīng)用使其成為邏輯上的芯片選擇。該公司與潛在客戶討論他們所使用的供應(yīng)商時(shí)，芯科科技始終是被頻繁提及的名字，尤其是在遠(yuǎn)程傳感和固定資產(chǎn)靜態(tài)傳感應(yīng)用中，這些應(yīng)用依賴芯科科技的高性能2.4 GHz射頻、低功耗和安全性。這讓Hubble明確了努力方向，以惠及最廣泛的市場(chǎng)。

MG24 SoC廣受開發(fā)者青睞的原因有幾點(diǎn)。首先是高安全性，它搭載的Secure Vault High 版本提供安全啟動(dòng)、安全調(diào)試，并防護(hù)邏輯和物理攻擊。每個(gè)設(shè)備通過物理不可克隆函數(shù)(PUF)生成唯一的加密密鑰，確保即使閃存被訪問，其內(nèi)容也無法解密。其次，MG24支持Hubble基于Zephyr 構(gòu)建的軟件開發(fā)工具包，簡(jiǎn)化了集成過程，讓開發(fā)者只需一行代碼即可開始。最后，MG24強(qiáng)大且經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證的射頻性能和RAIL(Radio Abstraction Interface Layer)API為開發(fā)者提供了卓越的控制和靈活性，開箱即用。

展望低功耗藍(lán)牙用于遠(yuǎn)距離連接應(yīng)用的未來

目前，Hubble已有7顆衛(wèi)星在軌，能夠接收來自地面藍(lán)牙終端的信號(hào)，發(fā)射功率范圍在13 dBm至20 dBm之間。如今，該系統(tǒng)保證每天至少一次全球覆蓋，使用戶無需任何地面架構(gòu)即可在任何地方安排上行鏈路。除了簡(jiǎn)單的連接，Hubble平臺(tái)還增加了強(qiáng)大的功能：擴(kuò)展的遙測(cè)支持允許溫度、運(yùn)動(dòng)或其他傳感器數(shù)據(jù)包含在每包最多13字節(jié)的負(fù)載中;通過REST API和Webhook實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，與ERP系統(tǒng)等下游客戶應(yīng)用無縫集成;企業(yè)級(jí)儀表板提供直觀的可視化和分析。更棒的是，現(xiàn)有移動(dòng)應(yīng)用或嵌入式設(shè)備可以通過輕量級(jí)SDK 即刻升級(jí)為本地掃描節(jié)點(diǎn)——無需新增硬件即可擴(kuò)展覆蓋范圍。

據(jù)悉到2027年，該公司將開始發(fā)射下一代衛(wèi)星，能夠接收低至4 dBm的信號(hào)。當(dāng)完整的60顆衛(wèi)星星座投入運(yùn)行時(shí)，客戶將在全球每個(gè)角落實(shí)現(xiàn)持續(xù)覆蓋。盡管這一成就令人驚嘆，但仍有一些場(chǎng)景衛(wèi)星不是最佳解決方案。例如，在金屬容器或室內(nèi)跟蹤資產(chǎn)時(shí)，如果沒有地面網(wǎng)絡(luò)，覆蓋將無法實(shí)現(xiàn)。

為滿足這些需求并滿足客戶的即時(shí)解決方案，Hubble與Life360合作，成為全球最大藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)之一的一部分。該地面網(wǎng)絡(luò)已廣泛可用，使用標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙協(xié)議進(jìn)行通信。Hubble設(shè)計(jì)了靈活且兼容現(xiàn)有硬件的SDK，包含兩個(gè)模塊：地面網(wǎng)絡(luò)模塊和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)模塊。這種模塊化方法使客戶能夠根據(jù)覆蓋需求進(jìn)行調(diào)整。如今，隨著超過9,000萬個(gè)接入點(diǎn)分布在北美、歐盟及其他全球地區(qū)，Hubble正在邁向?qū)崿F(xiàn)可靠、低功耗全球覆蓋的目標(biāo)，未來可望逐步彌合覆蓋差距，并且無需新增硬件或復(fù)雜基礎(chǔ)設(shè)施。