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Wi-Fi - 6在物联网方面的优势

2022年8月31日编辑器的选择电信、数据通信、无线、物联网

从物联网的角度来看,Wi-Fi开发者已经意识到,对于所有Wi-Fi连接设备而言,更快并不总是最佳选择。在Wi-Fi - 6之前的几代,增加原始吞吐量是主要目标。现在,通过在一些关键性能指标(kpi)之间进行权衡,系统设计人员可以灵活地关注设计中重要的方面。图1展示了Wi-Fi 6规范中的关键特性。虽然“省电”栏只显示一个项目,但其他栏中的功能也可以进行修改以实现省电。

降低功耗/增加物联网设备电池寿命

Wi-Fi 6包括优化效率、提高吞吐量和/或降低功耗的技术,包括正交频分多址(OFDMA)、目标唤醒时间(TWT)和多用户、多输入、多输出(MU MIMO)。

OFDMA将20/40/80(甚至在Wi-Fi 6E中是160)MHz信道分成资源单元(RUs),这些资源单元进一步分成子载波。由于80mhz是在增加功耗的代价下实现的,Wi-Fi 6中的20mhz模式提供了节能。这种存储对于只需要发送少量数据的物联网设备非常重要。例如,门锁只需要传送正确的键盘输入发生。对于这种类型的信号传输非常理想,20mhz模式是在物联网应用中区分Wi-Fi 6和Wi-Fi 5的项目之一。

使用TWT,接入点(AP)和工作站设备协商特定的时间,当工作站设备唤醒并准备接收来自AP的通信。该功能允许工作站保持睡眠模式比前几代Wi-Fi更长,从而减少整体设备功耗。

以前,物联网设备必须按接入点指定的时间间隔(大多数安装中为300毫秒)唤醒,以查看是否有任何流量。考虑一个窗口传感器,它很少提供任何新的数据,除非有破损。使用行波变换,传感器可以与网络通信,它只需要每三分钟醒来提供输入。否则,它会休眠,不传输数据,节省电力。接入点知道它将接收不到信息,但仍然认识到设备的存在,并将在预先确定的时间与它通信。这一功能允许设备休眠更长的时间,节省相当多的电力,因此电池作为电源将持续更长的时间。

休眠时间通常由系统设计人员确定,以实现指定的电池寿命和用户体验。给定唤醒时间、要发送的数据量和发送频率,可以相当准确地计算出特定电池类型所需的睡眠时间。这种额外的设计灵活性为设计师提供了下一代产品的新选择,这是使用最新的Wi-Fi 6规格的好处之一。

无线网络安全

物联网的另一个方面正变得越来越重要,那就是安全,尤其是在公共入侵发生、物联网设备(如监控摄像头)被黑的情况下。Wi-Fi - 6包含并强制要求所有为Wi-Fi开发的最新安全特性。例如,Wi-Fi保护访问(WPA)已经升级到WPA3,提供了Wi-Fi 6的最新安全性,并解决了WPA2的漏洞。安全性是如此重要,以至于一些老技术(如Wi-Fi - 5)的规范现在也强制要求WPA3进行认证。

Wi-Fi链路本身的安全只是物联网设备的第一道防线。英飞凌提供的片上系统(SoC)产品和独立Wi-Fi设备提供了一系列丰富的功能,对创建真正安全的物联网产品至关重要。其中一个功能就是验证Wi-Fi芯片内部运行的固件(FW)的真实性。

虽然现在大多数cpu和mcu都提供了信任根(RoT)和认证顶级系统映像的能力,但我们英飞凌认为,确保设备中的各个子系统提供额外的防御层同样重要。这种理念被称为“纵深防御”(Defence in Depth),其结果是系统更加安全。Wi-Fi芯片组固件的验证涉及到一个硬件信任根来验证发送到它的任何图像的签名。验证Wi-Fi固件对于确保映像本身是真实的很重要,即使主机系统受到威胁。一旦确认固件的真实性,Wi-Fi设备将自行配置,只允许通过安全数字输入输出(SDIO)接口进行足够的访问,以执行数据传输,而不修改或篡改芯片上的内存或其他资源。Wi-Fi设备上的特定硬件提供了受限访问控制,为黑客关闭了另一条危及芯片和系统安全的路径。

Wi-Fi - 6和Wi-Fi - 6E性能

最初在Wi-Fi - 5中引入的MU-MIMO允许Wi-Fi - 6将数据流同时定向到多个客户端,从而提高网络效率。通过MU-MIMO中使用的波束形成技术,天线将无线电信号传输到特定的设备。这允许增加数据速率和减少干扰。

Wi-Fi 6向后兼容Wi-Fi 2、3、4、5。然而,旧版本中使用的2,4和5 GHz频段已经变得相当拥挤。由此产生的拥塞会影响物联网设备传输数据的能力。Wi-Fi - 6之前设备的存在也会妨碍Wi-Fi - 6实现最大的节能功能。因此,Wi-Fi - 6的所有潜在好处可能不会实现,因为它支持在5 GHz频段运行的传统设备。

Wi-Fi 6E增加了6ghz频段的操作。由于上一代Wi-Fi设备不会在这个频段运行,因此访问媒体的速度会快得多。因此,与2,4和5 GHz频段相比,在介质上通信的效率要高得多,从而为物联网设备带来更高的整体电力效率。

英飞凌所有的物联网wi - 6解决方案都将支持6 GHz频段,因为这是用户能够充分实现wi - 6优势的唯一途径。虽然这些设备支持所有三个频段,但在6 GHz模式下,只有Wi-Fi - 6才能实现通信,以获得最佳性能。这一全新的6 GHz频段允许Wi-Fi 6E实现其在网络效率和功耗方面的全部潜力,迈出了迈向令人兴奋的目的地——未来的第一步。


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