很难相信,“Wi-Fi”这个词在不到 10 年前才添加到韦氏字典中。从那时开始,科技发生了巨大的进步,从 802.11b、802.11bg 直到 802.11abgn。当时并没有现在的无线技术,人们期望 Wi-Fi 在物联网 (IoT) 的进化过程中起到重要的作用。因为它可以直接连接 IP 网络,易于理解并且普遍存在,具有非常高的灵活性,用途多样。
802.11 已经演变成多个变体,可以满足特定的应用需求。为了帮助构筑此次讨论的框架,我们将重点放在标准已迎合特定市场需求而发展起来的三种主要属性:高性能网络、无线传感器网络以及端对端网络。让我们来了解一下这三种网络,以及它们是如何跟随 IoT 的发展进化的。
高性能网络
这些网络存储着要求更高速度的应用。802.11n 打破了第一批智能手机和平板电脑 100Mbps 的限制。而今年我们看到了 802.11ac 技术的迅速发展,从而开启了 GB 速度时代的大门。
802.11ac 加入了更高的数据传输速率,以 5GHz 运行(此频谱通常要比 2.4GHz 更清洁,不拥挤),效率更高, 并且优化了多媒体通信的性能。设备能够进行传输并尽快休眠以提高电池性能。基于此项功能,最近推出的智能手机和平板电脑都启用了 802.11ac 技术,完全优化了移动设备的体验。通电或拥有大容量电池的设备可以采用 802.11n 2x2 并且安装两个收发器(2 Tx/2 Rx)以达到更高的性能。笔记本电脑与机顶盒就非常适合安装 802.11ac2x2 装置。
除 802.11ac 之外,Wi-Fi 联盟最近还批准了 802.11ad 标准(也称作 WiGig)。WiGig 可以为 Wi-Fi 带来千兆位的速率。这将使数据传输速率达到惊人的 7Gbps。与 802.11ac 不同,802.11ad 以 60GHz 运行。由于具有很高的频率,因此范围很短,但吞吐率极高。这使得将手持设备上的视频,瞬间传输到大屏幕上或启用无线对接成为了可能(设想在你自己的家里得到最佳的观影体验)。由于 802.11ad 与 802.11ac/11n 频率各异,因此可以嵌在同一块芯片上。802.11ad 也为在短短几分钟时间就能够完整的传输一部高清电影奠定了基础。这对于家庭娱乐、游戏、汽车和医疗市场都是极大的诱惑。
无线传感器网络
无线传感器网络(WSN) 包含传送多种低数据速率的微型传感器节点。通常由电池供电,通过 IP 网络以低数据速率发送多种信号 ,使得可以在世界任何一个地方被远程监测其状态。由于需要依靠一个容量很小的电池运行数年,WSN 的关键要求就是低功率节点。此外,如果在给定区域中需要较长范围,可以使用少量通信节点进行操作。由于可以提供更长的范围和更长时间的电量,802.11b 和 802.11g 应运而生。这两种设备不仅拥有专为优化低电流消耗设计的 802.11 芯片组,还支持如 1Mbps 的低吞吐率。
802.11 不断发展,进一步优化 WSN 应用。802.11ah 可以在超过 900Mhz 频率下启用 Wi-Fi。较低频率的频谱可以使产品在一个较长的范围内进行通信。目前,可以在 2.4、5 及 60 GHz 的条件下实现 Wi-Fi。通过超 900 MHz 启用 Wi-Fi,可以建立超长范围通信,以此减少网络中的节点总量,进而降低成本。目前的情况是,许多 WSN 网络以 900 MHz 运行,但都使用专有通信协议。在该频带内启用 Wi-Fi 将为设备以更快速的方式连接到 IP 网络打开巨大的商机。
P2P 网络
目前,802.11 标准支持直接 Wi-Fi,允许 Wi-Fi 设备在没有接入点的情况下进行对话。这项功能被广泛应在多种客户应用中,如打印机。P2P 网络应用的另一个关键在于 C2C 通信。802.11p 是经过批准的,对 IEEE 802.11 标准的修订,以在车辆环境中加入无线接入(WAVE)形成车辆通信系统。专用短程通信(DSRC)和 802.11p 标准 WAVE 协议是专为车对车(V2V)及汽车对基础设施(V2I)通信协议开发的。这项技术经过优化,可以发送包括防撞内容在内的安全和控制信息。该协议经过低延迟和快速连接 — 断开设计,可以评估车辆间的距离。该标准多年前便已批准,但直到最近才具备了强大的推动力促使其商业化。
2014 年八月,美国运输部发布了新标准的先期通知,要求在新的车辆中采用 V2V 通信,并启动碰撞预警系统。这项要求目前还没有一个定义明确的时间表, 但汽车制造商已经对 802.11p/DSRC 进行了多年试验,而且 802.11p 似乎要在未来几年内履行实现 V2V 的承诺。
随着在众多新型垂直市场内,大量新应用采用 802.11 技术,我们预计在包括家电、机械、设备、汽车和人类等相关设备方面会形成巨大增长,从而推动物联网(IoT)革命。这将为包括从硬件、软件及系统解决方案供应商在内整个生态系统的所有成员创造巨大机遇。
关于村田制作所
村田制作所是全球领先的 802.11 变体模块设计公司。公司拥有使 Wi-Fi 变体商业化的独特优势,可以为满足上述主要垂直市场的需要提供支持。村田制作所已经为众多此类市场提供了宽泛的模块组合,其中包括 802.11bgn、802.11abgn、802.11ac、802.11ac 2x2、嵌入式 Wi-Fi(带内置堆栈)、802.11ad/WiGig 以及 802.11p。这些模块应用在消费类、工业类和汽车类市场中,以满足特定的市场需求。