為什么Wi-Fi6將成為未來物聯網的關鍵？

2022-11-02 11:31:04來源：千家網關鍵詞：Wi-Fi6 物聯網設備智能家居閱讀量：25687

導讀：連接標準聯盟是一個旨在緩解使用不同無線協議連接設備的挑戰的組織，支持Wi-Fi6作為智能家居的基礎技術。Matter是聯盟統一的基于ip的連接協議，除了以太網和線程之外，還設計用于運行Wi-Fi6及更早版本上運行。

　　作為消費者連接的冠軍，Wi-Fi的最新版本進一步提高了用戶的可訪問性和吞吐量，而這些變化也與無線傳感器網絡有關。

　　Wi-Fi有著復雜的歷史。這也許并不奇怪，因為無線電技術代表了許多創新的融合，其中有四項最為突出。第一次是20世紀70年代在夏威夷發展的一個開創性的分組無線電網絡，連接了群島上四個島嶼上的7個校園，確保它們都能通過瓦胡島的中央計算機相互通信。

　　其次，在1985年，美國聯邦通信委員會正式將2.4ghz頻譜以及其他分配用于未經許可的工業、科學和醫療使用。此舉鼓勵商業組織考慮如何利用這一新的無線電資源。

　　然后，在20世紀90年代，澳大利亞聯邦科學和工業研究組織的射電天文學科學家們，想出了一種方法來克服影響室內高通量無線電通信的多徑問題。這項發明奠定了無線局域網的基礎，并為廣泛的Wi-Fi部署鋪平了道路。

　　最后，電氣和電子工程師協會成立了標準委員會，負責為無線局域網協議IEEE802.11定義物理層和媒體訪問控制規范。目標應用是無線以太網，使用射頻技術以有線網絡開創的方式將計算機連接在一起。

　　委員會的工作促成了Wi-Fi規范的第一個版本，IEEE802.11-1997，于1997年6月發布。隨后，1999年對該標準的修訂引入了當今版本Wi-Fi主要基于的技術。Wi-Fi聯盟的成立是為了將這項技術商業化。

　　電源和部署挑戰

　　如今，影響Wi-Fi演進的第五個關鍵事件是物聯網。1999年，當第一個版本的Wi-Fi正式被采用時，這個詞是由致力于推廣rfid的高管凱文·阿什頓(KevinAshton)想出的，當時距離這個詞的誕生還有兩年的時間。如今，將數十億臺設備或物品連接到已建立的互聯網，很大程度上是通過無線技術實現的。

　　對于短程物聯網網絡，藍牙低能耗、Thread、Zigbee等協議承擔了這一負載。而物聯網的廣域網、蜂窩物聯網和LoRaWAN被證明是很好的選擇。

　　但是Wi-Fi呢？乍一看，它似乎是無線網絡的完美選擇，需要比短程、低功耗協議提供的范圍更大的范圍，但不是廣域網技術的公里數范圍。然而，Wi-Fi在物聯網應用中存在一些相當大的缺陷。

　　第一個問題是功耗。Wi-Fi主要是為高吞吐量而設計的，這需要消耗電池電量。相比之下，物聯網無線技術通常試圖限制通話時間以延長電池壽命，從而最小化維護。這樣做的代價是降低吞吐量，但這對于很少發送少量數據的傳感器和致動器來說幾乎不是問題。

　　第二，Wi-Fi在密集部署場景中會遇到困難。當我們進入繁忙的商場和圖書館的公共熱點時，我們中的許多人都熟悉補丁式服務，消費者通常也可以容忍，但由數百個傳感器組成的工業網絡則是另一回事。

　　為物聯網而建

　　如今，一種技術名稱為IEEE802.11ax的Wi-Fi版本被稱為Wi-Fi6，有望解決阻礙該技術在物聯網中廣泛采用的缺陷。Wi-Fi聯盟今年早些時候批準了Wi-Fi-6，它是專門為滿足密集部署的要求而設計的，包括公共和工業部署。新版本提供了幾個增強功能，但主要功能是吞吐量和頻譜效率的改進，這允許更多的網絡連接，同時仍然保持良好的服務。

　　例如，通過新的正交頻分多址(OFDMA)特性，設備可以使用少于一個信道帶寬，與網絡上的其他設備共享帶寬以增加容量。此外，這些技術進步還能夠更快地響應連接的單元。之前版本的Wi-Fi難以處理多個傳感器，而Wi-Fi6可以輕松管理由數百個設備組成的大型傳感器網絡。

　　Wi-Fi6還為智能家居和工業應用帶來了關鍵的技術提升。這一進步被稱為“目標喚醒時間”(TWT)，與前幾代Wi-Fi的節能努力相比，是一次重大的進步。

　　當使用TWT技術時，客戶端設備與接入點(ap)協商喚醒時間。因此，客戶端無需保持清醒來保持無線連接。因此，AP可以將大量客戶端請求聚合為更少的觸發傳輸機會。這樣做的好處是更高效、無爭用的通道訪問和顯著的客戶端設備能耗節省，在同類應用中可節省高達80%。這使得電池壽命長的物聯網設備更加實用。

　　Wi-Fi6還通過Wi-Fi受保護訪問(WPA)3，盡管這是單獨推出的Wi-Fi6帶來了改進的安全性。WPA3使用等式同步認證(SAE)協議，取代了舊的WPA2保護常見的預共享密鑰協議。SAE防止了一些可能針對使用PSK的路由器的暴力攻擊。

　　Wi-Fi6的另一個關鍵優勢是，它提供物聯網傳感器通過路由器直接連接到云，而無需支付額外的數據訂閱費用。此外，與其他短程無線解決方案相比，該技術的更高吞吐量使無線安全攝像頭、高質量視頻門鈴等新的用例成為可能。在傳輸大量數據時，額外的吞吐量也可以用來補充藍牙，比如可穿戴設備中的音樂流媒體。

　　智能家居的Wi-Fi

　　連接標準聯盟是一個旨在緩解使用不同無線協議連接設備的挑戰的組織，支持Wi-Fi6作為智能家居的基礎技術。Matter是聯盟統一的基于ip的連接協議，除了以太網和線程之外，還設計用于運行Wi-Fi6及更早版本上運行。

　　CSA計劃將廣泛引入“邊界路由器”。這類設備并不是一個新概念。然而，直到現在，供應商都被迫開發自己的解決方案。該產品是一種特定類型的路由器，它使用其他物理層，如Wi-Fi提供從IEEE802.15.4網絡到相鄰網絡的連接。邊界路由器可以常規地嵌入智能音箱和照明裝置等物品中，使基于互聯網協議(IP)的連接對供應商和消費者都更方便。

　　工業Wi-Fi6產品才剛剛開始進入市場。然而，幾年后，我們將看到短程無線、Wi-Fi6和蜂窩物聯網相互補充，以構建物聯網實現其承諾所需的大型、強大和低延遲網絡。

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