Wi-Fi是數字時代的命脈
如果你問任何一個人，他們認為自己每天使用的最重要的技術是什么，他們很可能會說是Wi-Fi，尤其是在這個受疫情影響的世界。事實上，聯想（Lenovo）最近在全球范圍內進行的一項研究發現，擁有良好、可靠的Wi-Fi是人們所說的成功實現隨時隨地工作的最基本能力。同樣，在家里，如果Wi-Fi出現故障，即使是最狂熱的個人電腦(PC)和智能家居設備愛好者也會停止(zhi)使(shi)用它們，直到(dao)連(lian)接恢(hui)復。簡而言之，Wi-Fi是數字(zi)時代的命脈。
Wi-Fi 6引入多樣增強特性，速度快效率佳
考(kao)慮到Wi-Fi標準的(de)重要性，它在過(guo)去幾年(nian)里的(de)快速發展和進步就不足為(wei)奇了。最新的(de)是Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E，由(you)于增(zeng)加了6 GHz頻(pin)段，這兩款產品為(wei)Wi-Fi使用(yong)提供了巨大的(de)1.2 GHz新帶寬。Wi-Fi 6中包(bao)含(han)了許多(duo)(duo)(duo)(duo)新的(de)增(zeng)強功能，其中包(bao)括支持(chi)下行鏈路和上行鏈路的(de)多(duo)(duo)(duo)(duo)用(yong)戶(hu)、多(duo)(duo)(duo)(duo)輸入、多(duo)(duo)(duo)(duo)輸出（Multi-User, Multiple Input, Multiple Output, MU-MIMO）和正交(jiao)頻(pin)分復(fu)用(yong)多(duo)(duo)(duo)(duo)址(zhi)接(jie)入（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access, OFDMA）。
Wi-Fi中MU-MIMO的(de)增強版本增加(jia)了(le)可在Wi-Fi網絡上(shang)同(tong)時發送和(he)接收的(de)信(xin)(xin)號數量以及這些(xie)信(xin)(xin)號的(de)范圍(wei)。Wi-Fi 6中的(de)OFDMA支(zhi)持(chi)提高(gao)了(le)信(xin)(xin)號發送的(de)效率。這兩種(zhong)技術加(jia)上(shang)其(qi)他許(xu)多技術，使得支(zhi)持(chi)Wi-Fi 6的(de)網絡更快、更可靠(kao)，并且(qie)能夠(gou)支(zhi)持(chi)更多的(de)設備，即使是在現有的(de)2.4和(he)5 GHz信(xin)(xin)道上(shang)。
人們對Wi-Fi 6的關注主要集中在新標準帶來的速度提升上，畢竟，誰不想擁有更快的網絡呢？然而，對于智能家居和其他沒有大帶寬需求的物聯網設(she)(she)備(bei)（IoT）來說，這(zhe)些速度差異其實(shi)真的(de)無關緊要，因為單純提高數據傳輸速率并(bing)不(bu)會(hui)讓連接設(she)(she)備(bei)運行得更(geng)好(hao)。
這(zhe)是(shi)(shi)否(fou)意味著Wi-Fi 6對于物(wu)聯網類型的應用沒有用處？絕(jue)對不是(shi)(shi)。Wi-Fi 6的主要優勢在于它(ta)的頻譜(pu)效率(lv)、同時支(zhi)(zhi)持(chi)(chi)的設備數(shu)量增加，以及大幅(fu)提(ti)高的網絡可靠性和覆蓋范圍(wei)，而不僅只是(shi)(shi)速度。此(ci)外(wai)，Wi-Fi 6還支(zhi)(zhi)持(chi)(chi)一項名為目標喚醒時間(jian)(Target Wake Time, TWT)的技術，該技術允(yun)許支(zhi)(zhi)持(chi)(chi)該技術的設備進入(ru)超低功(gong)耗睡眠模式，從(cong)而提(ti)高能源(yuan)效率(lv)。
低功耗Wi-Fi芯片和無線共存解決方案提升物聯網設計
說到這(zhe)(zhe)，大多(duo)數物(wu)聯(lian)網(wang)設(she)備(bei)傾向于在2.4 GHz Wi-Fi范圍內運(yun)行(xing)，這(zhe)(zhe)在很大程度上是因為(wei)在這(zhe)(zhe)些(xie)較低頻率上發送和接收信號(hao)比在5或6 GHz等(deng)更高頻率上發射所需的(de)(de)功率更少。能源(yuan)效率對于許多(duo)物(wu)聯(lian)網(wang)設(she)備(bei)來說是絕(jue)對必要(yao)的(de)(de)，尤其是那些(xie)由電池(chi)供電的(de)(de)設(she)備(bei)，并且(qie)使用較少電源(yuan)的(de)(de)能力可以顯(xian)著提高物(wu)聯(lian)網(wang)設(she)備(bei)的(de)(de)使用壽(shou)(shou)命。事實(shi)上，在智能門鎖(suo)的(de)(de)例(li)子中，55微安(an)和250微安(an)的(de)(de)運(yun)行(xing)速度之差(cha)，意味著單節電池(chi)的(de)(de)使用壽(shou)(shou)命為(wei)3年(nian)，而(er)不是不到一(yi)年(nian)。
然而，并非所有的Wi-Fi芯片都能(neng)在(zai)這種低功耗模式(shi)下工作。大多數Wi-Fi芯片在(zai)更高的(de)功率水平(ping)上運(yun)行(xing)，因為它們(men)針對(dui)個人(ren)電(dian)腦、智能(neng)手機、智能(neng)電(dian)視等(deng)設(she)(she)備的(de)高帶寬要求(qiu)進(jin)行(xing)了優化。有鑒于此，Silicon Labs一直在(zai)開發(fa)(fa)低功耗的(de)Wi-Fi芯片，如RS9116系(xi)列(lie)SoC和模塊便是專門針對(dui)物聯網設(she)(she)備的(de)獨特需(xu)求(qiu)而設(she)(she)計。RS9116系(xi)列(lie)產品不僅可(ke)以(yi)在(zai)上述較(jiao)(jiao)低的(de)功率水平(ping)下工作，而且還(huan)集(ji)成(cheng)許多功能(neng)，可(ke)以(yi)讓開發(fa)(fa)人(ren)員更輕松地設(she)(she)置物聯網設(she)(she)備；這些(xie)設(she)(she)備由于尺寸較(jiao)(jiao)小或(huo)特定的(de)設(she)(she)計要求(qiu)，幾(ji)乎不提供用戶界(jie)面。對(dui)于設(she)(she)備制造商(shang)和設(she)(she)計師(shi)來說，這是一個至關(guan)重要的(de)區(qu)別。
另一個(ge)關(guan)鍵(jian)因素是(shi)(shi)Wi-Fi與其他無線標準和行業協(xie)議(yi)（如藍(lan)(lan)牙(ya)、低功耗藍(lan)(lan)牙(ya)等(deng)）同時運(yun)行。盡(jin)管Wi-Fi很(hen)棒(bang)，但它顯然不是(shi)(shi)家庭、企業或工業物聯網環(huan)境(jing)中(zhong)(zhong)唯一的(de)無線解決方案。實際上，能夠與多種無線信(xin)號和平共存是(shi)(shi)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)(yao)(yao)(yao)的(de)。重(zhong)要(yao)(yao)(yao)(yao)的(de)是(shi)(shi)，這種共存不僅(jin)僅(jin)局限于物理(li)層，還需要(yao)(yao)(yao)(yao)經過(guo)設計和優(you)化的(de)軟件(jian)堆棧(zhan)來同時運(yun)行。為此，Silicon Labs已經擁有一系(xi)列兼容支持Wi-Fi 4的(de)芯片，它們可與藍(lan)(lan)牙(ya)和其他協(xie)議(yi)一起工作。此外，該(gai)公司還預計推出(chu)一系(xi)列具有類似功能的(de)Wi-Fi 6功能組件(jian)。這不僅(jin)使(shi)邏輯設計過(guo)程更容易(yi)，而且(qie)將Wi-Fi和藍(lan)(lan)牙(ya)功能集成(cheng)到單個(ge)芯片中(zhong)(zhong)，減少了將部件(jian)安裝到設備系(xi)統中(zhong)(zhong)必(bi)要(yao)(yao)(yao)(yao)的(de)物理(li)尺寸要(yao)(yao)(yao)(yao)求。
除了支持(chi)多種物理標準(zhun)外，由于(yu)Silicon Labs大量參(can)與(yu)(yu)了新的(de)Matter協議的(de)開發，并且(qie)正努力(li)提(ti)(ti)供與(yu)(yu)Matter互(hu)操作(zuo)性(xing)相關的(de)解(jie)決方案，更多信息請(qing)參(can)見相關文章：全球(qiu)芯(xin)片挑戰系列－Matter突破互(hu)通性(xing)壁壘讓智能家居(ju)更“智能”。Matter位于(yu)網絡堆棧的(de)應(ying)用層，因此，如果沒(mei)有提(ti)(ti)前完成(cheng)集(ji)成(cheng)工作(zuo)的(de)話，那么設計人員(yuan)則需要額(e)外的(de)努力(li)在Wi-Fi解(jie)決方案的(de)硬件和軟件層中集(ji)成(cheng)與(yu)(yu)其(qi)他Matter兼容設備的(de)連(lian)接能力(li)。
小結
Wi-Fi顯然是(shi)現今一(yi)項不(bu)可或缺的(de)技(ji)術(shu)，無論(lun)在個人和職業生活中(zhong)使用(yong)的(de)各種(zhong)智(zhi)能設(she)(she)備都需(xu)要(yao)(yao)此技(ji)術(shu)，它的(de)持續發展將在未來很長(chang)一(yi)段時間(jian)內成為設(she)(she)備設(she)(she)計和用(yong)戶體(ti)驗的(de)關鍵因素。雖然標準不(bu)斷改良以迎(ying)合(he)更苛刻(ke)的(de)市場需(xu)求(qiu)，但是(shi)Wi-Fi解決方案并非適合(he)所有的(de)應用(yong)。對(dui)于物聯網(wang)設(she)(she)備工程師來說，專門(men)針對(dui)他們需(xu)求(qiu)的(de)低功(gong)耗Wi-Fi芯片將是(shi)他們在考慮無線解決方案時首要(yao)(yao)考慮的(de)重點。
