Wi-Fi行业是如何适应物联网的

Wi-Fi正在推进新的频谱,以满足物联网需求。

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Wi-Fi行业雄心勃勃,希望让Wi-Fi成为物联网(IoT)的主导无线技术。尽管目前的Wi-Fi缺乏这一新兴市场的两个关键功能,但出于多种原因,Wi-Fi将成为一个有吸引力的选择。它比其他任何一种无线技术对ip更友好,支持更高的速率,而且芯片行业以高容量和低价格支持它。如果用于物联网的Wi-Fi的新版本保持与当前MAC和PHY设计的通用性,以及允许容易集成到设备中的熟悉接口,它们应该对物联网开发人员具有吸引力。

我们可以狭义地将物联网定义为无头、通常由电池供电的设备,这些设备需要整个大楼的连接来报告数据并从“云”接收控制。Wi-Fi在物联网中不满足的两个要求是距离和功耗。与Zigbee、Z-wave和蓝牙低能量(BLE)等物联网无线技术相比,电池供电的Wi-Fi传感器可以使用几个月,而不是几年;使用802.11b/a/g/n/ac制造极低功耗芯片的尝试取得了微小的商业成功。此外,由于多层、厚墙、地下室和其他Wi-Fi不友好的特点,单个Wi-Fi接入点无法可靠地覆盖所有现代住宅和商业建筑的所有位置。当安装程序无法依赖于整个建筑或企业的Wi-Fi覆盖时,我们就不能声称拥有物联网的完整解决方案。

有四项倡议寻求弥补这些缺点。所有这些公司都在通过标准流程进行改进,有些公司距上市还有好几年时间。但它们值得遵循,因为Wi-Fi行业已经成功地就标准达成了技术协议,然后根据新的认证建立和运输产品。

第一个Wi-Fi倡议是“扩展范围”802.11ah。这通过移动到较低的频率,900 MHz频带和狭窄的1 MHz射频通道来提高范围。更窄的通道和协议变化降低了芯片的功耗要求。应该有可能获得2倍的802.11n (2.4 GHz)范围:150kbps(单流)的可靠40多米范围,或者,使用更复杂的双流芯片,80多米的多mbps范围。虽然900 MHz频段在美国是免许可使用的,但在全球范围内并不统一,但是更好的传播特性(超过2.4 GHz或5 GHz)对于增加范围很重要。

这看起来很有希望,但除了频谱,时间尺度也是一个潜在的风险。虽然802.11啊已经是IEEE标准,wi - fi联盟将需要一段时间进行互操作性测试和开发行业认证——这是一个令人沮丧的深思熟虑的过程,但是我们还没有找到一个更好的方法和技术准备船的时候,有一个风险市场可能已经改变了。但从大多数方面来看,这是Wi-Fi行业主流物联网应用的旗舰产品,Zigbee(使用多跳网来补偿较短的跳数)和电池寿命超过了BLE。

与此同时,另一项倡议,“互联家庭”,提出了一种权当方法来解决802.11ah的时间尺度和向后兼容性的挑战。家中的中间代理服务器将与当前的Wi-Fi接入点通信,代表连接到它的终端设备应答,同时允许这些设备休眠更长时间。这种方法提供了一个短期的低能耗途径。“联网家庭”并没有真正扩展范围,但应该会使家庭中的Wi-Fi物联网设备在与现有接入点工作时更加可行。

IEEE最近提出的一个想法是扩展Wi-Fi,在室内和室外短距离提供与Zigbee相同的功能。它是为2.4 GHz频段设计的,比802.11ah更接近现有的Wi-Fi。范围的改进来自于更窄的射频通道和更低的速率,而不是更低的频率。它应该通过在现有芯片设计中添加一个简单的低速率来实现,对于芯片和模块设计者来说,实现起来要容易得多,并且希望能够像过去添加更高速率的方法一样,包括在所有新的2.4 GHz Wi-Fi芯片中。

同时,我们不能忘记超高频波段,在那里传播比在900兆赫兹更有利。“空白频段”是基于频谱共享的安排,即重新设计用于450到700兆赫电视频带的Wi-Fi接入点使用传感和现有频谱的地理数据库来发现和使用本地未使用的频谱。物联网不是这种技术的主要目标,但它非常适合广域传感器和控制网络。

我们有时会忘记,Wi-Fi的成功很大程度上是由于一个单一的应用程序,即手机、平板电脑和pc的互联网连接。这为Wi-Fi提供了一个如此丰富的市场,以至于几乎没有必要扩展。但物联网是中短期无线技术的几个新机遇之一,该行业——最终——决定提供Zigbee和BLE的可行替代方案。

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