Wi-Fi 6? 鮮為人知的功能如何幫助您放心連接物聯網設備
2023-06-15 08:00:23 EETOP
從簡單的家用血壓監測儀到公司的設備網絡和整個公用事業電網，Wi-Fi? 在當今許多領域中的應用越來越廣泛，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，從而節約時間和能源。樓宇管理員能夠實現遠程照明和空調系統，以此來節約資源、提高舒適度和減少開支。電網運營商可以通過無線方式檢測并解決與維護、電能分配和安全相關的問題。
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 基礎設施在許多領域都比較常見，因而產品設計人員無需擔心橋接器和適配器的創建問題（在創建橋接器和適配器后，才能將他們的產品連接到互聯網）。Wi-Fi 的另一項優勢是技術提供商構成的廣泛生態系統，他們不斷改進電氣與電子工程師協會 (IEEE) 802.11 標準，隨后與 Wi-Fi 聯盟合作進行互操作性測試，從而提供不斷擴展的功能。然而，對于物聯網 (IoT) 這一日益復雜、多樣化的連接網絡來說，并非每個人都知曉新的 Wi-Fi 標準，或者對其重要性知之甚少。
縱觀 Wi-Fi 演變史，目前的 Wi-Fi 標準是 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 應用進行了優化。人們知道 Wi-Fi 支持智能手機和筆記本電腦千兆位/秒的高吞吐量選項，但 Wi-Fi 6 現在包含了速率最低為數十兆位/秒的特性，從而實現全新的：
· 節能協議
· 范圍增強
· 頻譜擴展
這些可以實現芯片級和模塊級產品的創建，您可以使用此類產品輕松且經濟地將 Wi-Fi 連接添加到嵌入式系統設計中。
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牙 (BLE) 的配置中實現 Wi-Fi 6。這款器件經濟，可通過單根天線輕松添加到系統設計中，并且支持大概 86Mbps 的物理層吞吐量。這對于互聯網協議 (IP) 安防攝像頭和打印機等面向批量數據的設備來說綽綽有余。它不僅可以輕松擴展，用于傳感器和其他可能只需要幾千位/秒吞吐量的儀器，還能靈活地進行快速刷新（即使在小型傳感器上，刷新操作也可能涉及數兆字節的數據交換）。
圖 1：TI CC3301 SimpleLink 配套 IC 支持的 Wi-Fi 6 特性（來源：Wi-Fi 聯盟）。
TI 支持 CC3301 和 SimpleLink Wi-Fi 6 系列中的其他產品，其軟件產品也可以很好地擴展，用于 IoT 計算資源（包括運行嵌入式 Linux? 的微處理器 (MPU) 產品以及運行 FreeRTOS 的微控制器 (MCU) 產品）。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 的產品。此外，部分產品支持 BLE，可借此進行 Wi-Fi 配置或用作嵌入式網關。
雖然 Wi-Fi 6 以其高吞吐量能力而為人所熟知，但在擴展頻譜、高級安全性、節能和延遲管理等方面，它的若干特性對于 IoT 應用也大有裨益。下表（圖 2）總結了其中部分特性：
Wi-Fi 6 特性 | 適用于 IoT 應用的優勢 |
Wi-Fi 保護接入 3 安全性 | 提供面向消費者和企業網絡的新安全協議。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 | 在全球范圍內提供高達 1GHz 的全新未授權頻譜，其頻段為 6GHz，供 Wi-Fi 6 使用。這將減少網絡擁塞，進而提高吞吐量，同時降低延遲和功耗。（前幾代 Wi-Fi 將不會在 6GHz 頻段內工作） |
目標喚醒時間協議 | 使產品能夠靈活地與 Wi-Fi 接入點協商喚醒和睡眠時間，這有助于延長功耗敏感型應用的電池壽命。 |
從接入點發送觸發幀 | Wi-Fi 6 允許接入點向網絡中觸發通信的特定產品發送觸發幀。這是對傳統網絡所使用隨機傳輸和沖突技術的增強。觸發幀能夠減少網絡沖突并提高服務質量。 |
正交頻分多址 | 這是一種物理層方案，支持在多達九個 IoT 設備之間拆分單個 20MHz 信道，使其能同時收發，從而減少網絡延遲和沖突并提高頻譜效率。 |
多用戶多輸入、多輸出 | 該技術能夠實現通過單個接入點同時與多個 IoT 產品進行通信，從而提高網絡容量并減少延遲。 |
基本服務集著色 | 該技術支持 IoT 產品在檢測到來自其未連接接入點的信號時進行傳輸（早期的 Wi-Fi 不支持此操作）。這能夠提高吞吐量并降低延遲，尤其是對密集的網絡部署而言。 |
圖 2：按特性劃分的 Wi-Fi 6 潛在用例
