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1.6美元的嵌入式Wi-Fi 6芯片来了泰裤辣_技巧_产物

神尊大人 2025-01-04 04:48:55 0

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这款产品1.6美元起售,堪称高性价比典范,就差拿起喇叭,对工程师直接喊:“工程师家人们,我已经帮你们把Wi-Fi 6价格打到底了。

向Wi-Fi 6进军

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险些所有人都离不开Wi-Fi,这并不是一句笑话。
随着互联网的遍及化,手机、电脑、电视、小家电等等都已经通过Wi-Fi接入网络之中,不但可以获取到互联网的内容,同时还可以进行互操作。

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(图片来自网络侵删)

根据Wi-Fi同盟所述,Wi-Fi设备年交付能力将达到数十亿个,到2025年,Wi-Fi将连接270亿台物联网设备,Wi-Fi构建的环球经济代价有望达到5万亿美元。
目前Wi-Fi已经成为了年交付几十亿的主要市场。

Wi-Fi同盟发布的Wi-Fi及Wi-Fi 6(E)前景

Wi-Fi发展浪潮和信息技能相类似,从最初的PC得手机、再到智能家电,如今随着工业行业的发展,边缘智能,边缘打算等须要网联化,这也将为Wi-Fi授予新的场景与内涵。
如今,Wi-Fi标准已经演进到Wi-Fi 6并且迅速在市场上得到广泛认可。
目前间隔Wi-Fi 5的发布已经由去了十年,Wi-Fi 4更是过去了15年之久,人们须要一项全新技能来提升联网体验。

从 Wi-Fi 规范的演化来看,802.11n (Wi-Fi 4) 比 802.11ac (Wi-Fi 5) 更适宜物联网运用。
缘故原由之一是 802.11n 是双波段(2.4 GHz 和 5 GHz),而Wi-Fi 5是基于 5 GHz 的单波段。
对付嵌入式运用,比较于 5 GHz 频率,2.4 GHz 的范围和更好的物体穿透力会更有用。
此外,由于协议繁芜性较高,基于 802.11ac 的系统本钱和功耗也更高。
虽然Wi-Fi 5确实供应了增强的吞吐量,但 802.11n 供应的数据传输速率对付大多数电池供电的物联网运用来说已经绰绰有余了。

但Wi-Fi 6却分歧凡响。

大概像以往一样你只因此为Wi-Fi 6只是大略的升级了速率,这对付某些嵌入式运用来说并不是真正的刚需。

但正如TI在一篇博文《Wi-Fi 6鲜为人知的功能》中所述,Wi-Fi 6几个鲜为人知的功能,针对本钱敏感型 IoT 运用进行了优化。
人们知道 Wi-Fi 支持智好手机和条记本电脑千兆位/秒的高吞吐量选项,但 Wi-Fi 6 现在包含了速率最低为数十兆位/秒的特性,从而实现全新的节能协议、范围增强和频谱扩展,这些协议可以使IoT设备实现更好的联网体验。

接下来就来详细先容一下Wi-Fi 6在嵌入式中的改进体验。

嵌入式Wi-Fi 6的上风和寻衅

Wi-Fi6兼容了Wi-Fi4与Wi-Fi5的优点,不仅能兼容低速和高速设备,还能拥有更高的数据容量和更高的传输速率。

Wi-Fi 6 特性

适用于 IoT 运用的上风

Wi-Fi 保护接入 3 安全性

供应面向消费者和企业网络的新安全协议。
前几代 Wi-Fi 可能供应此选项,但这是 Wi-Fi 6 的必备特性。

接入新分配的 6GHz 频谱

在环球范围内供应高达 1GHz 的全新未授权频谱,其频段为 6GHz,供 Wi-Fi 6 利用。
这将减少网络拥塞,进而提高吞吐量,同时降落延迟和功耗。
(前几代 Wi-Fi 将不会在 6GHz 频段内事情)

目标唤醒韶光协议

使产品能够灵巧地与 Wi-Fi 接入点协商唤醒和就寝韶光,这有助于延长功耗敏感型运用的电池寿命。

从接入点发送触发帧

Wi-Fi 6 许可接入点向网络中触发通信的特定产品发送触发帧。
这是对传统网络所利用随机传输和冲突技能的增强。
触发帧能够减少网络冲突并提高做事质量。

正交频分多址

这是一种物理层方案,支持在多达九个 IoT 设备之间拆分单个 20MHz 信道,使其能同时收发,从而减少网络延迟和冲突并提高频谱效率。

多用户多输入、多输出

该技能能够实现通过单个接入点同时与多个 IoT 产品进行通信,从而提高网络容量并减少延迟。

基本做事集着色

该技能支持 IoT 产品在检测到来自其未连接接入点的旗子暗记时进行传输(早期的 Wi-Fi 不支持此操作)。
这能够提高吞吐量并降落延迟,尤其是对密集的网络支配而言。

如表所示,TI总结出了多项关于Wi-Fi 6在物联网中的特性上风。
总而言之,更安全、更省电、更可靠、更多接入点、更低延迟、更高数据量等,让IoT设备可以更好地用上Wi-Fi。

除此之外,Wi-Fi同盟也给出了更多Wi-Fi上风,包括基于标准、可互操作的技能;无所不在的连接;性价比高,支配大略等等。

Wi-Fi同盟列举的Wi-Fi在IoT领域的上风

上图形象的解释了Wi-Fi 6用于IoT的四大特点

个中OFDMA(正交频分多址)是Wi-Fi 6引入的一种更高效的数据传输模式,将无线信道划分为多个子信道(子载波),形成一个个频率资源块,用户数据承载在每个资源块上, 而不是占用全体信道,实现在每个韶光段内多个用户同时并行传输。
而Wi-Fi 5的OFDM每个信道只许可单用户发送数据,这样就无法充分利用传输资源。
如果理解成运货,OFDMA是一趟车中混编各种订单,让货运满载发出,而OFDM则是是按不同用户的订单发车,以是有些订单量小的车没有装满就出发了。
因此,OFDMA的效率更高,装载率更满。

MU-MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output)多用户多入多出,即许可路由器同时与多个设备通信,而不是依次进行通信。
Wi-Fi 5只管引入了MU-MIMO,但是只许可路由器一次与四个设备通信,而且只支持下行MU-MIMO。
Wi-Fi 6将许可路由器一次与多达8个设备同时通信,且同时支持高下行MU-MIMO。
相称于直接将马路直接从单向四车道扩展为双向8车道,尤其是上行无需排队,这也极大增强了运输效率。

虽然OFDMA和MU-MIMO两者都是针对多用户的技能,将串行传输变为并行传输,但实在两者还是有很大差别的。
OFDMA实现频域空间的多路并发,适宜小数据流运用;而MU-MIMO是实现物理空间上的多路并发,适宜大数据包的并行传输。

目标唤醒韶光(TWT)顾名思义,便是路由器和设备之间就何时休眠或醒来进行更有效的通信。
TWT协议建立之后,设备Wi-Fi与AP彼此知道数据传输韶光,在其他时候可以进入休眠状态,并在须要传输之前准备好信道进行通信即可,这降落了搜索及握手无线旗子暗记的韶光,从而有效节省了电力。

基本做事集染色技能,是为了缓解多AP下彼此信道的滋扰。
通过在数据包中增加6个bit的标识符,可以区分不同AP相同信道的BSS(基本做事集),这个标志符便是染色。
路由器吸收到数据包后,无需整包打开后再决定是否有用,而是通过解读染色(6bit标识符)即可快速判断是否是须要的数据包,从而实现了空间频段复用,并增强了抗滋扰性,且避免信道拥堵。

总的说来,在这些新技能的驱动下,Wi-Fi 6已经可以运用于更严苛的环境中,并显著改进数据传输体验。

2022年,无线宽带同盟(WBA)发布过一篇名为《运用于工业互联网的Wi-Fi 6/6E:在万物互联的天下中实现确定性的Wi-Fi》的白皮书,将韶光敏感网络TSN的特性引入到Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E的无线网络,以便知足工业互联网对付无线通信技能独特而严苛的需求。
白皮书中还先容了Wi-Fi 6/6E在工业互联网中的重点运用,涵盖自主移动机器人AMR、基于位置的做事、安全掌握、预测性掩护、增强现实/虚拟现实/稠浊现实(AR/VR/MR)、安全掌握等。
WBA通过与几家干系领域公司的实践证明,Wi-Fi 6/6E具有的新特性,可以供应类似于5G的确定性访问,包括有限的低数据包延迟、受控的数据包抖动、可靠性增强以及Wi-Fi 韶光敏感网络 (WTSN) 功能等。
比如思科、英特尔和互助伙伴在 AMR 和 AGV 的用例中,知足了浩瀚关键哀求,包括 <10-20 毫秒的延迟、<50 公里/小时的速率和 .99.9999% 的可靠性。
以及思科和 Mettis Aerospace 致力于传感器运用,个中的哀求 包括非常高的可靠性、低功耗和高器件密度。

即便如此,Wi-Fi支配还是充满着非常多的寻衅。
TI中国区技能支持总监师英列举道,首先是要担保射频性能同等性及可靠性;其次是本钱;第三是安全;第四是设计门槛;第五是无线滋扰;末了则是标准认证。

TI的Wi-Fi 6将面向哪些场景?

这是TI第一次推出Wi-Fi 6芯片,根据描述,该产品可以广泛运用在电网根本举动步伐、楼宇和家居自动化、电器、医疗、零售自动化以及打印机等涵盖工业和消费等广泛的场景中。

第一批的两个芯片是 CC3300 单模和 CC3301 Wi-Fi 6 + BLE 双模配套芯片。
之以是称之为配套,是由于内部没有集成运用场置器,须要外部处理器实行操作系统、上层协议等事情。
师英指出,目前的电子系统中基本上都有一个已经非常强大的处理器或者MCU,这些设备险些都有无线网络接入需求,此时通过大略的添加CC3300或CC3301,并通过SDIO/SPI/UART丰富的总线接口进行连接。

TI给出的例子是可以连接至诸如TI全新 AM62A Arm Cortex视觉处理器等支持人工智能 (AI) 的处理器,在智能家电和安防摄像头等边缘 AI 运用中将支持 Wi-Fi 的智能设备可靠连接至云端。

此外,也可以和TI的CC2652R7 SimpleLink 多协议无线 MCU 或 AM243x MCU 主机系统合营利用,通过 Wi-Fi 6、蓝牙低功耗 5.3、Thread、Zigbee 3.0 和 Matter 协议实现更高的物联网灵巧性。

实际上,通过接入Wi-Fi,可以出身出很多前所未有的运用。
TI的一个演示是将充电桩上加入Wi-Fi功能,使其连接到电网IT系统中,用户可以实时监测充电情形,而电网也可以实时监测负载情形并灵巧调度。
而在更大层面,未来随着户用光伏发电、储能、充电多合一场景的商用实现,无论是家庭用户还是电网,都可以更灵巧的利用大数据来实现科学合理的电力分配。

TI产品的分歧凡响之处

虽然比较有些公司,TI的Wi-Fi 6产品并不算早,估量2023年四季度才正式量产。
但考虑到目前除了手机和部分家庭运用之外,Wi-Fi 6并没有广泛铺设,因此Wi-Fi 6的竞争才刚刚开始。
根据Wi-Fi同盟在2022年发布的估量表示,Wi-Fi 6市场将会持续增长,届时Wi-Fi6的产品将超过25亿部,远高于15亿部的5G设备,这个中将包括浩瀚嵌入式市场。

而为了打响Wi-Fi 6市场,TI做的第一步便是让产品更具性价比,1.6美元的起售价也让更多嵌入式设备有增加Wi-Fi的可能性,将极大拓展Wi-Fi 6的可用性。

CC330x系统简图,可以看到基本的Wi-Fi 6功能都有

其次,Wi-Fi 6在包括数字编码、射频链路设计方面具有多项寻衅,借助TI在无线互联领域二十余年的设计履历,进行了诸多优化,这个中包括发射功率、吸收灵敏度、带外抑制、带内倒选择性以及噪声环境下的鲁棒性等等。

第三,则是产品温度范围是-40°C 至 105°C宽温,相对付其他大部分85℃的产品,TI产品更适宜部分严苛的环境中运行。

第四是TI为确保产品质量,制订了严格的测试标准。
该产品已经在世界范围内与不同厂家的设备进行了互通互联性测试,并且是在多于230个接入点,喧华的外部旗子暗记滋扰情形下进行的7天12小时压力测试,这也为工业Wi-Fi 6奠定了坚实根本。

第五,在安全方面,不仅支持 WPA3 加密技能,而且还支持固件身份认证。

不过目前Wi-Fi 6推出的是2.4GHz的产品,但师英也表示未来TI也会按照Wi-Fi 6的标准推出5GHz双频乃至6GHz三频的产品。

值得一提的是TI在无线连接领域具有极强的广度和深度。
在广度方面,TI可供应15 种无线互联技能,支持包括Wi-Fi、BLE、Thread、Matter、Sidewalk、Wi-Sun等通信协议,其余也供应包括MCU、处理器等丰富的产品种别,可以与无线芯片自由组合,以及包括内置处理器的无线SoC,灵巧知足不同场景运用。

而在深度方面,这次发布的CC330x 器件是TI的第 10 代连接组合芯片,这足以解释TI在Wi-Fi市场的历史地位。
作为WECA(无线以太网兼容性同盟 Wi-Fi同盟前身)的发起人,TI一贯以来都在积极推动Wi-Fi技能的商用速率。
比如,在2001年,TI推出的ACX100 Wi-Fi芯片在覆盖范围方面比现有办理方案提高了 70%,该产品用于PCMCIA条记本无线网卡中,可以轻松将条记本升级至支持Wi-Fi。
彼时,一块PCMCIA无线网卡售价约为 100 到 125 美元,通过TI 技能,PCMCIA的价格低落至80美元。
通过这种更高性价比的产品,TI极大降落了Wi-Fi遍及门槛,从而推动了Wi-Fi技能的遍及。

到了移动通信时期,通过手握爱立信和诺基亚两个主要客户,TI也成为了移动市场的Wi-Fi紧张供应商。
而当TI从移动转向仿照和嵌入式供应商之后,其CC3200MOD也成为了业界首款经由Wi-Fi认证的无线微掌握器模块,这也匆匆成了Wi-Fi 4在嵌入式领域的广泛渗透。

如今,TI在嵌入式领域正在采纳更加激进策略,通过自有的12寸晶圆厂,坚持要把性能做上去,价格打下来,为嵌入式边缘供应更实惠的产品。
个中近几年陆续推出了高性价比的蓝牙、MSPM0/C2000/AM2x MCU以及AM6x系列MPU等等丰富的产品组合。

其余,在推动Wi-Fi技能的历史中,TI一方面利用了自身在DSP领域的干系积累,在数字编码以及射频领域取得了领先,其余在2000年-2006年间也收购了包括Butterfly VLSI、Radia、Dot Wireless、Alantro Communications等等一系列无线领域干系公司,从而成为无线领域最紧张供应商之一。

大势所趋的Wi-Fi 6

作为工业智能化的底层技能之一,无线连接将无处不在,考虑到Wi-Fi 6在无容许费、低本钱支配和强大的可扩展性方面,相信可以为更多智能设备授予连接功能。
而TI的高性价比、高可靠性、高安全性的Wi-Fi芯片,将成为这一远大目标的催化剂。

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