Hubble Network 正借助 MG24，实现在全球范围内免额外硬件连接蓝牙®设备。
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Ben Wild 二十余年来一直致力于长距离连接技术的开拓创新。早在大多数人还未谈及低功耗广域网之时，他便创立了 Iotera 公司，该公司专注于基于 LoRa 技术的长距离物联网协议研发。当 Ben 向 Alex Haro 提出在现有芯片上运用专有协议以实现超远距离连接的构想时，这一想法在当时显得颇为激进。而身为行业资深人士，同时也是 Life360 联合创始人的 But Alex，与 Ben 在愿景上不谋而合，二人都致力于攻克这一终极的连接技术难题。于是 Hubble 应运而生，其无需新增任何硬件，即可将标准蓝牙低功耗设备直接接入卫星以及现有超 9,000 万台地面网关构成的全球网络，这一能力蕴含着巨大的发展潜力。将全球应用最广泛的无线协议重塑为真正的全球化网络，可开拓诸多无可比拟的全新应用领域，包括远程环境监测、全球资产追踪、山火检测以及工业物联网等。
重塑低功耗蓝牙的极限
如果您正在考量（超）长距离连接的备选方案，蓝牙可能看起来并非最合适的选择。大多数蓝牙设备的常规通信距离通常以米为单位计算，更不用说连接近地轨道卫星所需的 650 公里距离了。但它同时也是传统短距离资产追踪领域的主流标准，凭借数十亿台的设备装机量与成熟的开发生态，蓝牙已实现近乎全面普及。Ben 的构想是在蓝牙设备上搭载专属 2.4 GHz 协议，并辅以创新的信号设计，以此实现所需的通信距离。通过降低比特率并运用误差控制技术，同时对多普勒频移、大气损耗等因素进行校正补偿，他确信这一技术目标能够实现。
挑战
让物联网设备实现稳定的远距离信号覆盖，一直是一项长期存在且极具挑战性的艰巨任务。全球仍有不少区域处于有效覆盖范围之外，导致这些区域内的资产或设备无法进行追踪。蜂窝网络、LoRa、Wi-Fi 等传统技术，均因传输距离有限或需要高昂基础设施成本而存在短板。Hubble Network 致力于攻克这一难题，其解决方案是通过超 9,000 万台网关构成的地面网络，以及一组近地轨道卫星，打造全球首个低功耗 (LE) 蓝牙网络。
解决方案
Hubble 的两项核心创新成果为此铺平了道路。其一，该公司研发了一款专属无线协议，可大幅拓展蓝牙设备的通信距离。Hubble 的软件开发套件基于开源的 Zephyr RTOS 构建，可实现便捷集成。开发人员仅需一行代码即可开始操作。Hubble 协议基于 Silicon Labs MG24 SoC 构建，可与现有设备无缝集成，无需对硬件做任何改动。其二，Hubble 打造了一款卫星广播接收器，该设备内置一套由 100 余根天线构成的高性能相控阵，所有天线协同工作实现信号的放大与聚焦。现有嵌入式设备可在 5 分钟内完成配置。
结果
2024 年 3 月，Hubble 搭载 SpaceX 的猎鹰 9 号火箭，发射了一颗配备相控阵的近地轨道卫星，并首次实现了地球与太空之间的直接蓝牙通信传输。新部署的卫星成功解码了来自 600 多公里外一枚标准蓝牙芯片发送的数据包，这一技术突破对于低成本、高可靠性的全球追踪应用而言，具有巨大的发展潜力。
构建全球无线网络，无需添置新硬件，更没有新的烦恼
对 Hubble 而言，不给客户增加任何设计负担至关重要，这也是其将采用现成芯片作为优先考量的原因。由于蓝牙技术在当今互联设备中应用十分普及，其广泛的使用基础使其成为了芯片选型的合理之选。在与潜在客户探讨其合作供应商的过程中，Silicon Labs 是反复被提及的企业之一。这一点在遥感和固定资产静态感测应用中体现得尤为明显，这类应用之所以信赖 Silicon Labs，正是得益于其高性能的 2.4 GHz 射频技术、低电流功耗以及可靠的安全性。这给 Hubble 带来的启迪是，可以将资源集中投向能覆盖最广泛市场的领域。
Silicon Labs MG24 之所以脱颖而出，主要源于两大优势。其一，其 Secure Vault™ High 版本提供安全启动、安全调试，并能抵御逻辑和物理两种攻击。每台设备都会通过物理不可克隆函数 (PUF) 生成唯一的加密密钥，从而确保即使闪存被访问，其内容也无法解密。其二，Hubble 的软件开发套件是基于 Zephyr 构建的，这是一个开放、跨平台的实时操作系统 (RTOS)，可以简化集成工作。只需一行代码，开发人员即可快速启动开发工作。最后，MG24 性能可靠且经现场验证的无线电模块，搭配无线电抽象接口层 (RAIL) API，可让 Hubble 的开发人员开箱即用地获得卓越的操控性与灵活性。
Hubble：当下与未来的交汇融合
Hubble 目前已有 7 颗卫星在轨运行，这些卫星可接收地面蓝牙终端发射的信号，信号功率范围为 13 dBm 至 20 dBm。如今，该系统可确保每日至少完成一次全球信号覆盖，用户无需依赖任何地面基础设施，即可在任意地点规划信号上行传输任务。除基础的连接功能外，Hubble 的平台还搭载多项强大功能：扩展的遥测支持，允许将温度、运动或其他传感器数据包含在每个数据包高达 13 字节的有效载荷中；通过 REST API 和 Webhook 进行实时数据传输，可与 ERP 系统等下游客户应用无缝集成；以及企业级仪表盘，提供直观的可视化和分析功能。更值得一提的是，现有移动应用或嵌入式设备可通过轻量级 SDK 实现即时升级，化身本地扫描节点——无需新增硬件即可拓展信号覆盖范围。
到 2027 年，该公司将开始发射其新一代卫星，这些卫星能够接收低至 4 dBm 的信号。当由 60 颗卫星组成的完整星座组网运行后，客户将可实现全球全域的持续信号覆盖。尽管这项成就令人叹为观止，但在部分场景下，卫星并非最优解决方案。例如在金属容器内或室内环境中进行资产追踪，在这类场景下，若没有地面网络的支撑，信号覆盖便无法实现。为满足此类需求、服务当下亟需解决方案的客户，Hubble 与 Life360 达成合作，接入全球规模最大的蓝牙网络之一。
这套已实现广泛覆盖的地面网络，采用标准蓝牙协议进行通信。Hubble 在设计其 SDK 时，充分兼顾灵活性与对既有硬件的兼容性，该 SDK 主要包含两大模块：地面网络模块与卫星网络模块。这种模块化方法可支持客户根据自身的信号覆盖需求灵活调整。
目前，超 9,000 万个接入点已覆盖北美、欧盟及全球其他地区，Hubble 正稳步推进，致力于将稳定可靠、低功耗的全球覆盖愿景变为现实。
Hubble Network 正在为全球连接书写全新篇章。无需新增硬件或搭建复杂基础设施即可填补信号覆盖空白，这一方案将释放巨大的应用潜力。
