Wi-Fi 6? 鮮為人知的功能如何幫助您放心連接物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備
加入技術(shù)交流群
從簡單的家用血壓監(jiān)測儀到公司的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)和整個公用事業(yè)電網(wǎng)，Wi-Fi? 在當(dāng)今許多領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，甚至是備受期待。通過使用 Wi-Fi，房主可以安全可靠地控制智能烤箱、電動汽車充電站或灑水系統(tǒng)，從而節(jié)約時間和能源。樓宇管理員能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程照明和空調(diào)系統(tǒng)，以此來節(jié)約資源、提高舒適度和減少開支。電網(wǎng)運(yùn)營商可以通過無線方式檢測并解決與維護(hù)、電能分配和安全相關(guān)的問題。
過去，Wi-Fi 以可控的成本滿足性能需求；它無處不在、可互操作且為人們所熟知。舉例來說，Wi-Fi 基礎(chǔ)設(shè)施在許多領(lǐng)域都比較常見，因而產(chǎn)品設(shè)計人員無需擔(dān)心橋接器和適配器的創(chuàng)建問題（在創(chuàng)建橋接器和適配器后，才能將他們的產(chǎn)品連接到互聯(lián)網(wǎng)）。Wi-Fi 的另一項優(yōu)勢是技術(shù)提供商構(gòu)成的廣泛生態(tài)系統(tǒng)，他們不斷改進(jìn)電氣與電子工程師協(xié)會 (IEEE) 802.11 標(biāo)準(zhǔn)，隨后與 Wi-Fi 聯(lián)盟合作進(jìn)行互操作性測試，從而提供不斷擴(kuò)展的功能。然而，對于物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 這一日益復(fù)雜、多樣化的連接網(wǎng)絡(luò)來說，并非每個人都知曉新的 Wi-Fi 標(biāo)準(zhǔn)，或者對其重要性知之甚少。
縱觀 Wi-Fi 演變史，目前的 Wi-Fi 標(biāo)準(zhǔn)是 IEEE 802.11ax，即 Wi-Fi 6，它有幾個鮮為人知的功能，這些功能針對成本敏感型 IoT 應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。人們知道 Wi-Fi 支持智能手機(jī)和筆記本電腦千兆位/秒的高吞吐量選項，但 Wi-Fi 6 現(xiàn)在包含了速率最低為數(shù)十兆位/秒的特性，從而實現(xiàn)全新的：
節(jié)能協(xié)議
范圍增強(qiáng)
頻譜擴(kuò)展
這些可以實現(xiàn)芯片級和模塊級產(chǎn)品的創(chuàng)建，您可以使用此類產(chǎn)品輕松且經(jīng)濟(jì)地將 Wi-Fi 連接添加到嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中。
德州儀器 (TI) 的CC3301 SimpleLink? 配套 IC 有助于在支持 20MHz 寬射頻通道以及集成式低功耗藍(lán)牙 (BLE) 的配置中實現(xiàn) Wi-Fi 6。這款器件經(jīng)濟(jì)，可通過單根天線輕松添加到系統(tǒng)設(shè)計中，并且支持大概 86Mbps 的物理層吞吐量。這對于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 (IP) 安防攝像頭和打印機(jī)等面向批量數(shù)據(jù)的設(shè)備來說綽綽有余。它不僅可以輕松擴(kuò)展，用于傳感器和其他可能只需要幾千位/秒吞吐量的儀器，還能靈活地進(jìn)行快速刷新（即使在小型傳感器上，刷新操作也可能涉及數(shù)兆字節(jié)的數(shù)據(jù)交換）。
圖 1：TI CC3301 SimpleLink 配套 IC 支持的 Wi-Fi 6 特性（來源：Wi-Fi 聯(lián)盟）。
TI 支持 CC3301 和SimpleLink Wi-Fi 6 系列中的其他產(chǎn)品，其軟件產(chǎn)品也可以很好地擴(kuò)展，用于 IoT 計算資源（包括運(yùn)行嵌入式 Linux? 的微處理器 (MPU) 產(chǎn)品以及運(yùn)行 FreeRTOS 的微控制器 (MCU) 產(chǎn)品）。該系列包含具有 2.4GHz 無線電、雙頻帶 2.4GHz 和 5GHz 以及三頻帶 2.4GHz、5GHz 和 6GHz 的產(chǎn)品。此外，部分產(chǎn)品支持 BLE，可借此進(jìn)行 Wi-Fi 配置或用作嵌入式網(wǎng)關(guān)。
雖然 Wi-Fi 6 以其高吞吐量能力而為人所熟知，但在擴(kuò)展頻譜、高級安全性、節(jié)能和延遲管理等方面，它的若干特性對于 IoT 應(yīng)用也大有裨益。下表（圖 2）總結(jié)了其中部分特性：
Wi-Fi 6 特性 | 適用于 IoT 應(yīng)用的優(yōu)勢 |
Wi-Fi 保護(hù)接入 3 安全性 | 提供面向消費者和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的新安全協(xié)議。前幾代 Wi-Fi 可能提供此選項，但這是 Wi-Fi 6 的必備特性。 |
接入新分配的 6GHz 頻譜 | 在全球范圍內(nèi)提供高達(dá) 1GHz 的全新未授權(quán)頻譜，其頻段為 6GHz，供 Wi-Fi 6 使用。這將減少網(wǎng)絡(luò)擁塞，進(jìn)而提高吞吐量，同時降低延遲和功耗。（前幾代 Wi-Fi 將不會在 6GHz 頻段內(nèi)工作） |
目標(biāo)喚醒時間協(xié)議 | 使產(chǎn)品能夠靈活地與 Wi-Fi 接入點協(xié)商喚醒和睡眠時間，這有助于延長功耗敏感型應(yīng)用的電池壽命。 |
從接入點發(fā)送觸發(fā)幀 | Wi-Fi 6 允許接入點向網(wǎng)絡(luò)中觸發(fā)通信的特定產(chǎn)品發(fā)送觸發(fā)幀。這是對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)所使用隨機(jī)傳輸和沖突技術(shù)的增強(qiáng)。觸發(fā)幀能夠減少網(wǎng)絡(luò)沖突并提高服務(wù)質(zhì)量。 |
正交頻分多址 | 這是一種物理層方案，支持在多達(dá)九個 IoT 設(shè)備之間拆分單個 20MHz 信道，使其能同時收發(fā)，從而減少網(wǎng)絡(luò)延遲和沖突并提高頻譜效率。 |
多用戶多輸入、多輸出 | 該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)通過單個接入點同時與多個 IoT 產(chǎn)品進(jìn)行通信，從而提高網(wǎng)絡(luò)容量并減少延遲。 |
基本服務(wù)集著色 | 該技術(shù)支持 IoT 產(chǎn)品在檢測到來自其未連接接入點的信號時進(jìn)行傳輸（早期的 Wi-Fi 不支持此操作）。這能夠提高吞吐量并降低延遲，尤其是對密集的網(wǎng)絡(luò)部署而言。 |
圖 2：按特性劃分的 Wi-Fi 6 潛在用例
通過SimpleLink Wi-Fi 6 系列器件，TI 能夠?qū)?Wi-Fi 6 的優(yōu)勢融入 IoT 應(yīng)用，您可以使用 TI 處理器軟件開發(fā)套件和 TI MCU LaunchPad? 開發(fā)套件即刻對這些應(yīng)用進(jìn)行評估。
評論