使用嵌入式802.11ax將Wi-Fi擴(kuò)展到物聯(lián)網(wǎng)

人們急于“聰明”以前愚蠢的電器。在智能家居中，我們已經(jīng)看到了智能音箱、電視、暖氣和空調(diào)、安全系統(tǒng)、可視門鈴和健身器。它會在哪里結(jié)束？如果我們繼續(xù)依賴經(jīng)典 Wi-Fi，通常是 802.11n 或 802.11ac，可能比我們想象的要快得多。你可能有過這樣的經(jīng)歷：當(dāng)你的配偶騎著智能自行車時，你在電視上播放電影，孩子們正在瀏覽他們的手機(jī)或播放另一部電影，而你想關(guān)掉空調(diào)。響應(yīng)速度變慢了——這與我們想象中的理想智能家居不完全一樣。下一代 Wi-Fi 802.11ax 將使我們重回正軌，至少對于那些準(zhǔn)備好支持該標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備而言。

Wi-Fi 在帶寬不斷增加的情況下，通過一系列的改進(jìn)一直在穩(wěn)步推進(jìn)，那么問題是什么？問題在于，正如最初設(shè)想的那樣，該標(biāo)準(zhǔn)從未預(yù)期接入點 （AP） 需要同時與我們現(xiàn)在想要連接的設(shè)備數(shù)量進(jìn)行通信。我們常用的標(biāo)準(zhǔn)假設(shè)一次有一條有效的通信線路；其他所有人都必須等待輪到他們。802.11n 通過支持多輸入多輸出 （MIMO） 天線提高了每個站點的帶寬和數(shù)據(jù)速率，但一次仍然只有一個站點可以與 AP 通信。當(dāng)您添加到家庭網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備數(shù)量增長速度快于帶寬時，這些設(shè)備將比您預(yù)期的更頻繁地等待/緩沖。

問題是擁堵。即使在任何給定的傳輸中都有可用的帶寬，但一次只能為一個站/AP 鏈路提供服務(wù)。多用戶 MIMO （MU-MIMO） 通過在多個用戶之間劃分 MIMO 操作來改進(jìn)這一點，首次允許多個站點和 AP 之間的同時傳輸。第一代此功能出現(xiàn)在 802.11ac （Wave2） 標(biāo)準(zhǔn)中，支持多個用戶進(jìn)行下行鏈路（但不支持上行鏈路），最多允許同時傳輸四個數(shù)據(jù)流。這非常好——您可以支持四個設(shè)備同時通話而不會降級，但大多數(shù)智能家居已經(jīng)擁有四個以上的設(shè)備。上行鏈路仍然是一個問題。

進(jìn)入 802.11ax，向前邁出了一大步，甚至超過了 11ac。首先，11ax 支持多達(dá) 8 個同步數(shù)據(jù)流，容量翻倍。然后它借鑒了 LTE（稱為 OFDMA）的技巧，將每個流內(nèi)的帶寬劃分為多個子通道，每個子通道可用于支持不同的站點。并且11ax是對稱的；上行性能和效率與下行一樣好。僅就吞吐量而言，11ax 的啟動速度比 11ac 快，并且在具有許多活動端點的環(huán)境中擁塞的情況會明顯減少。

電池供電設(shè)備的另一個優(yōu)點是運行功耗低于 11n。11ax 提供了一項稱為目標(biāo)喚醒時間 （TWT） 的功能，允許端點進(jìn)入深度睡眠并在預(yù)定時間喚醒，而不是在不必要的收聽時消耗電量。由于使用了更窄的子通道，該標(biāo)準(zhǔn)還可以更好地與藍(lán)牙和 802.15.4 共存。對于那些考慮圍繞 11ah （HaLow） 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計的人來說，市場趨勢表明 11ah 的采用率一直很低，并且正在下降，因為大多數(shù)有該級別需求的用戶正在轉(zhuǎn)向 11ax 以獲得更大的靈活性。

現(xiàn)在，您正在規(guī)劃您的熱門新家庭自動化設(shè)備，您需要 Wi-Fi 連接，但您真的不希望用戶體驗因您無法控制的其他設(shè)備造成的擁塞而受到影響。您應(yīng)該構(gòu)建 11ax 支持（順便說一下向后兼容）。但是您受到成本和功耗的限制，因此您確實需要單芯片解決方案。您的設(shè)計團(tuán)隊是您的應(yīng)用方面的專家，而不是無線標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計方面的專家。您需要一個交鑰匙 11ax 解決方案。

根據(jù)Linley 的報告，CEVA 通過其 RivieraWaves 系列支持 Wi-Fi，在可授權(quán) Wi-Fi 方面具有相當(dāng)大的領(lǐng)先優(yōu)勢。解決方案涵蓋從低功耗和成本到多千兆速率的各種解決方案，所有解決方案都是在 CEVA 的 XC DSP 平臺上作為硬連線實現(xiàn)構(gòu)建的，現(xiàn)在還在整個范圍內(nèi)提供 11ax 支持。

該緊湊型解決方案可針對單芯片交鑰匙 Wi-Fi 接口，如果您需要這種靈活性，您可以在本地或主機(jī)處理器上調(diào)整軟件協(xié)議棧。對于成本敏感的應(yīng)用，RISC-V CPU 可以管理完整的協(xié)議棧和微控制器級應(yīng)用軟件，無需添加第三方 MCU。對于更復(fù)雜的應(yīng)用，RivieraWaves 解決方案與交鑰匙 Wi-Fi 解決方案同樣出色，嵌入了更高性能的應(yīng)用處理器、存儲器和其他 IP。

審核編輯：郭婷