802.11ax 連接在汽車環(huán)境下的價(jià)值主張

如今，社會(huì)對(duì)于實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)訪問非常依賴，而這對(duì)相關(guān)的通信技術(shù)提出了新的更高的要求。從根本上說，人們希望在任何地方都能獲得與在家中完全相同的數(shù)據(jù)連接性能，其中一個(gè)非常重要的場(chǎng)合就是在車上，因?yàn)槿藗兠刻旌芏鄷r(shí)間都在車上度過，包括上下班通勤和外出休閑旅行。

想要實(shí)現(xiàn)車輛無線通信，必須滿足三個(gè)關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。首先，連接必須足夠快速，支持所需的數(shù)據(jù)速率，從而能夠提供精彩的多媒體服務(wù)。其次，即便是在比消費(fèi)類電子行業(yè)要求更為嚴(yán)苛的環(huán)境中，也要提供高可靠性。最后，必須具備更高的安全級(jí)別，以確保數(shù)據(jù)傳輸/接收的安全。

隨著道路上越來越多的汽車開始采用先進(jìn)的無線連接，并因此帶動(dòng)數(shù)據(jù)消費(fèi)的飆升，獲取充足可用的無線介質(zhì)已成為一項(xiàng)重大的技術(shù)挑戰(zhàn)。車輛必須與附近的其他車輛共享網(wǎng)絡(luò)，而在高度擁堵的地段，可能會(huì)有數(shù)百輛這樣的車輛。

采用 LTE/5G 通信技術(shù)是解決這個(gè)問題的有效途徑。然而，該方法的經(jīng)濟(jì)可行性仍存在問題，因?yàn)槠湟蕾囉谑跈?quán)無線網(wǎng)絡(luò)的使用。這可能會(huì)帶來財(cái)務(wù)費(fèi)用的增加，并對(duì)與不同服務(wù)相關(guān)的商業(yè)模式的可行性造成不利影響。

新一代Wi-Fi 標(biāo)準(zhǔn)802.11ax是理想的替代方案。新的802.11ax標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)高用戶密度場(chǎng)景進(jìn)行了優(yōu)化，相較于先前的Wi-Fi 技術(shù)，可以顯著提高網(wǎng)絡(luò)容量和頻譜效率。該標(biāo)準(zhǔn)還添加了Wi-Fi OFDMA調(diào)變，以同時(shí)處理大量數(shù)據(jù)流，并通過對(duì)多通道 MIMO (MU-MIMO) 的支持來實(shí)現(xiàn)顯著提升整體覆蓋范圍。

相較于采用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，基于 802.11ax的車與基礎(chǔ)設(shè)施的通信（V2I：Vehicle to Infrastructure）更具成本效益。此外，它所支持的更低延遲意味著通過在附近車輛或基礎(chǔ)設(shè)施之間傳遞信息，實(shí)時(shí)發(fā)出警報(bào)（或通過車輛的 ADAS 系統(tǒng)），可以提醒駕車者注意異常的路況，如前方道路有事故等。駕車者從而能做出及時(shí)的反應(yīng)，避免潛在的危險(xiǎn)。另外，這種連接亦可用于進(jìn)行遙測(cè)和分析。通過實(shí)時(shí)安全地傳輸車輛眾多傳感器的數(shù)據(jù)到云端，汽車制造商可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以便核查性能指標(biāo)、預(yù)估下次維修時(shí)間或是識(shí)別需要立即處理的任何嚴(yán)重問題。車輛作為一個(gè) 802.11ax 基站 (STA)，能夠?qū)⒋祟悢?shù)據(jù)上傳到附近的任何一個(gè)802.11ax 接入點(diǎn) (AP)，且不會(huì)發(fā)生因接入點(diǎn)的帶寬不夠而出現(xiàn)延遲的問題。802.11ax 支持 OFDMA 和 MU-MIMO 技術(shù)，允許與其它各方共享介質(zhì)，而非爭(zhēng)奪介質(zhì)，使得空間、頻譜和時(shí)間利用均有所提升。

802.11ax 連接可以交付的另一項(xiàng)功能是在車輛出廠后進(jìn)行固件無線更新。車輛總是在不斷地進(jìn)行改進(jìn)，汽車制造商希望在汽車的使用壽命中及時(shí)實(shí)現(xiàn)這些新功能，但汽車在路上行駛多年，更換周期也遠(yuǎn)超智能手機(jī)等產(chǎn)品。以往進(jìn)行更新時(shí)，需要將車送回經(jīng)銷商處，然后通過有線接口進(jìn)行更新，這對(duì)車主而言不僅非常不便，而且必須由技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作，產(chǎn)生的成本費(fèi)用也相當(dāng)可觀。通過無線網(wǎng)絡(luò)定期進(jìn)行固件更新無疑提供了一個(gè)更好的選擇，車主所需要的只是足夠的帶寬和安全性。

利用安全可靠的無線平臺(tái)同時(shí)對(duì)所有相關(guān)車型進(jìn)行此操作，可以讓汽車制造商獲得更多的物流和經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，車主們也對(duì)此贊賞不已，因?yàn)樗麄儾槐鼗〞r(shí)間在繁忙的日程中把車輛送回經(jīng)銷商處進(jìn)行更新。即使在汽車售出前需要更新，例如車輛在港口等待運(yùn)出，或停放在生產(chǎn)工廠的停車場(chǎng)等待運(yùn)出，與直接的物理接觸相比，無線更新的優(yōu)勢(shì)也是顯而易見的。運(yùn)營效率要高得多，承擔(dān)任務(wù)所需的人力資源要少得多，節(jié)省了大量的時(shí)間和費(fèi)用。

現(xiàn)在讓我們回到車上的乘客及其需求上。車上需要安裝的 Wi-Fi 端點(diǎn)數(shù)量正在急劇增加，連接也要隨之發(fā)展。與前幾代技術(shù)相比，802.11ax 接入點(diǎn)能夠連接更多的手持設(shè)備（得益于其 OFDMA 功能），從而允許傳輸數(shù)字娛樂等內(nèi)容，同時(shí)仍然確保獲得優(yōu)質(zhì)的用戶體驗(yàn)，避免出現(xiàn)任何讓人沮喪的情形。

圖 1： Marvell 的 88Q9098 802.11ax Combo SoC

針對(duì)互聯(lián)汽車市場(chǎng)，Marvell推出了業(yè)界首款802.11ax Wi-Fi無線連接解決方案88Q9098。該SoC滿足汽車行業(yè)AEC-Q100 2級(jí)要求，集成2x2 加 2x2 同步雙 Wi-Fi、雙模藍(lán)牙 5/ 藍(lán)牙低功耗 (BLE) 和 802.11p ，并支持千兆級(jí)數(shù)據(jù)傳輸。由于這種無線連接組合設(shè)備專為汽車設(shè)計(jì)，而非采用現(xiàn)有以消費(fèi)者為目標(biāo)的 SoC 并進(jìn)行重新利用，因此它能更好應(yīng)對(duì)汽車操控的嚴(yán)苛需求。其工作溫度范圍為 -40°C 至 +105°C，并集成了一系列保護(hù)機(jī)制，以應(yīng)對(duì)靜電放電 (ESD) 沖擊和電磁干擾 (EMI)。其他的重要功能還包括瞬時(shí)雷達(dá)探測(cè)，如果雷達(dá)信號(hào)出現(xiàn)在一個(gè)已被占用的信道上，則會(huì)將其快速移到另一個(gè)信道上，并通過橢圓曲線加密 (ECC) 進(jìn)行對(duì)稱加密，從而保護(hù)數(shù)據(jù)流免受黑客的威脅。

圖 2： 88Q9098 功能框圖

802.11ax 協(xié)議意味著人們?cè)谲噧?nèi)進(jìn)行訪問時(shí)體驗(yàn)到的 Wi-Fi 性能，與在家中/辦公室中體驗(yàn)到的性能毫無差異。通過實(shí)施汽車優(yōu)化解決方案，人們有可能實(shí)現(xiàn)無縫無線連接，如今在生活某些方面開始依賴的服務(wù)將變得無處不在，無論身在何處，無論在做什么，都可以及時(shí)獲得這些服務(wù)。