文章轉(zhuǎn)載來(lái)源《物聯(lián)網(wǎng)智庫(kù)》電子工程世界
Wi-Fi可能不是您在考慮低功耗應(yīng)用時(shí)想到的第一種無(wú)線技術(shù)，但它理應(yīng)是首選。
物聯(lián)網(wǎng)是世界上增長(zhǎng)最快的行業(yè)之一，每天都有更多設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)。我們需要以最高效、最安全的方式獲取信息和知識(shí)，并且盡可能減少延遲。消費(fèi)電子產(chǎn)品（尤其是可穿戴設(shè)備）可能是最顯而易見(jiàn)的證明，預(yù)計(jì)今年年底將有十億多臺(tái)設(shè)備投入使用。我們很難將這一激增現(xiàn)象歸因于任何一種特定的協(xié)議。以智能手表為例，智能手表可能使用Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)同步健身數(shù)據(jù)，使用經(jīng)典藍(lán)牙將音頻傳輸?shù)蕉鷻C(jī)，使用ANT傳輸心率傳感器數(shù)據(jù)，使用低功耗藍(lán)牙(Bluetooth Low Energy)向智能手機(jī)發(fā)送通知。
物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備為什么使用Wi-Fi協(xié)議
Wi-Fi是廣泛部署的協(xié)議，擁有220多億臺(tái)設(shè)備，這意味著它幾乎無(wú)處不在，在大多數(shù)家庭和商業(yè)環(huán)境中都可以使用。Wi-Fi數(shù)據(jù)吞吐量顯著更高，幾乎比大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議高出10-100倍，實(shí)現(xiàn)幾乎無(wú)延遲的音頻流和視頻流傳輸。數(shù)據(jù)傳輸速率高、覆蓋范圍廣，可支持許多不同的應(yīng)用。最后，Wi-Fi提供不間斷的云連接，不再需要網(wǎng)關(guān)。Wi-Fi集上述優(yōu)勢(shì)為一體，正在成為嵌入式解決方案的首選。
物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的Wi-Fi 4、Wi-Fi 5與Wi-Fi 6
從Wi-Fi規(guī)范的演變來(lái)看，802.11n (Wi-Fi 4)比802.11ac (Wi-Fi 5)更適合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。原因之一是802.11n是雙頻段（2.4 GHz和5 GHz），而802.11ac是基于5 GHz的單頻段。對(duì)于嵌入式應(yīng)用，相比于5 GHz頻率，2.4 GHz的范圍和更好的物體穿透力會(huì)更有用。此外，由于協(xié)議復(fù)雜性較高，基于802.11ac的系統(tǒng)成本和功耗也更高。雖然11ac確實(shí)提供了增強(qiáng)的吞吐量，但802.11n提供的數(shù)據(jù)傳輸速率對(duì)于大多數(shù)電池供電的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來(lái)說(shuō)已經(jīng)綽綽有余了。802.11ax (Wi-Fi 6)是該規(guī)范的最新版本，承諾最大吞吐速度為9.6 Gbps，而Wi-Fi 5為3.5 Gbps，Wi-Fi 4為600 Mbps。推出Wi-Fi 6主要是為了解決由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需求不斷增長(zhǎng)促使Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量快速增加的問(wèn)題。
針對(duì)獨(dú)特物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的低功耗Wi-Fi設(shè)計(jì)決策
最新Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)中提供的低功耗功能意味著當(dāng)今的許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都是始終處于開(kāi)啟狀態(tài)，且是互聯(lián)的，由于超低功耗，電池壽命更長(zhǎng)。例如，Wi-Fi/低功耗藍(lán)牙智能鎖應(yīng)用程序通過(guò)Wi-Fi連接到云，進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)，并使用低功耗藍(lán)牙將鎖配置到Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。請(qǐng)記住，保護(hù)云連接（TLS證書(shū)交換）、網(wǎng)絡(luò)通信（用于與云通信的MQTT）和空中下載(OTA)更新等操作在后臺(tái)進(jìn)行，這會(huì)進(jìn)一步影響系統(tǒng)當(dāng)前的功耗。通過(guò)優(yōu)化功耗，智能鎖（“始終連接”模式下）在低擁塞環(huán)境中的電池壽命通常為三年，在高度擁塞的無(wú)線環(huán)境中的電池壽命通常為兩年。
智能手表等小型設(shè)備在空間和電池壽命方面帶來(lái)了額外的挑戰(zhàn)。小封裝SiP模塊是平滑設(shè)計(jì)的理想選擇，上市時(shí)間短。可穿戴設(shè)備通常需要GPS連接進(jìn)行位置追蹤，需要Wi-Fi進(jìn)行云連接，需要藍(lán)牙A2DP進(jìn)行音樂(lè)流傳輸，需要低功耗藍(lán)牙連接到傳感器。除OTA更新外，所有這些操作都需要執(zhí)行，同時(shí)盡可能延長(zhǎng)單次充電的電池壽命。處于監(jiān)聽(tīng)模式的Wi-Fi客戶端設(shè)備與接收數(shù)據(jù)時(shí)消耗的電量相同。因此，Silicon Labs SoC RS9116系列的“始終處于開(kāi)啟狀態(tài)”功能對(duì)于提供超低功耗的高性能至關(guān)重要。
隨著Wi-Fi等廣泛應(yīng)用的技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（獨(dú)立或多協(xié)議模式）上備受青睞，這為行業(yè)轉(zhuǎn)型提供了巨大潛力。
