使用嵌入式802.11ax將Wi-Fi擴展到物聯(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、安全系統(tǒng)、可視門鈴和健身器。它會在哪里結束？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或播放另一部電影，而你想關掉空調。響應速度變慢了——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，至少對于那些準備好支持該標準的設備而言。

Wi-Fi 在帶寬不斷增加的情況下，通過一系列的改進一直在穩(wěn)步推進，那么問題是什么？問題在于，正如最初設想的那樣，該標準從未預期接入點 （AP） 需要同時與我們現(xiàn)在想要連接的設備數(shù)量進行通信。我們常用的標準假設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。當您添加到家庭網(wǎng)絡的設備數(shù)量增長速度快于帶寬時，這些設備將比您預期的更頻繁地等待/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。多用戶 MIMO （MU-MIMO） 通過在多個用戶之間劃分 MIMO 操作來改進這一點，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） 標準中，支持多個用戶進行下行鏈路（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)擁有四個以上的設備。上行鏈路仍然是一個問題。

進入 802.11ax，向前邁出了一大步，甚至超過了 11ac。首先，11ax 支持多達 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喚醒時間 （TWT） 的功能，允許端點進入深度睡眠并在預定時間喚醒，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，該標準還可以更好地與藍牙和 802.15.4 共存。對于那些考慮圍繞 11ah （HaLow） 標準進行設計的人來說，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備造成的擁塞而受到影響。您應該構建 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。您的設計團隊是您的應用方面的專家，而不是無線標準和設計方面的專家。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 Wi-Fi 方面具有相當大的領先優(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)構建的，現(xiàn)在還在整個范圍內提供 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處理器上調整軟件協(xié)議棧。對于成本敏感的應用，RISC-V CPU 可以管理完整的協(xié)議棧和微控制器級應用軟件，無需添加第三方 MCU。對于更復雜的應用，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用處理器、存儲器和其他 IP。

審核編輯：郭婷