物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中WiFi難題如何解決？

　　連入物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 的設(shè)備數(shù)量正在迅速增加，而且絲毫沒(méi)有放緩的跡象。用于物聯(lián)網(wǎng)連接的通信標(biāo)準(zhǔn)眾多，其中藍(lán)牙和 Wi-Fi 是迄今為止最主要的兩個(gè)。到 2020 年，這兩項(xiàng)技術(shù)預(yù)計(jì)將連接 300 億個(gè)設(shè)備，而 Wi-Fi 將一馬當(dāng)先。

　　但 Wi-Fi 并不只是一個(gè)簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)，它有很多風(fēng)格，而這就帶來(lái)了挑戰(zhàn)：現(xiàn)在如何設(shè)計(jì)一個(gè)可幫助 Wi-Fi 標(biāo)準(zhǔn)在未來(lái)幾年盛久不衰的 Wi-Fi 解決方案？

　　在這個(gè)帖子中，我會(huì)介紹一些使用 Wi-Fi 的不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)，以及如何開(kāi)發(fā)一個(gè)低功耗、高性能、能夠滿(mǎn)足未來(lái)需求的 Wi-Fi 解決方案，并將其投放到今天的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)。

　　智能家居、智能人體：Wi-Fi 在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用不斷擴(kuò)大

　　物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備正變得越來(lái)越個(gè)性化，從智能城市、智能家居、再到智能機(jī)器人和智能人體。可穿戴設(shè)備正在變得越來(lái)越普遍，對(duì)輕便性、能耗尤其是低成本組件提出了更高的要求?？纱┐髟O(shè)備預(yù)計(jì)將以每年 50% 的復(fù)合速率增長(zhǎng)，超越智能手機(jī)和平板電腦，成為發(fā)展速度最快的消費(fèi)型技術(shù)。

　　另一個(gè)巨大的潛在增長(zhǎng)領(lǐng)域是智能家居。估計(jì)每個(gè)家庭將有大約 15 個(gè)節(jié)點(diǎn)，目前超過(guò) 6 億個(gè)家庭的市場(chǎng)相當(dāng)于超過(guò) 100 億個(gè)機(jī)會(huì)。Wi-Fi 的潛力巨大，多房間內(nèi)的音頻和視頻流、監(jiān)控?cái)z像頭和智能家電顯然是 Wi-Fi 的完美搭配，作為其主要的通信渠道。

　　借助令人興奮的新設(shè)備，與這些除你的孩子外能控制一切的萬(wàn)能遙控器一樣，電視和 OEM 的遙控器正在成為智能家居領(lǐng)域最大的 Wi-Fi 市場(chǎng)。

　　對(duì)于支持設(shè)計(jì)精良的 Wi-Fi 的 SoC 來(lái)說(shuō)，這種增長(zhǎng)是一次不錯(cuò)的機(jī)會(huì)。為了推動(dòng)設(shè)計(jì)成功，解決方案必須在所有方面都拿到高分：低功耗、高性能、用戶(hù)體驗(yàn)、快速上市和低成本。

　　但是，光這些還不夠！由于許多 Wi-Fi 標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜性和分散性，一個(gè)強(qiáng)大的解決方案還必須能夠預(yù)測(cè)未來(lái)，并支持任意標(biāo)準(zhǔn)成為先行者。

　　Wi-Fi 復(fù)雜性和分散性

　　Wi-Fi 是一個(gè)復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)被 IEEE 802.11 指定為不同頻段上媒體訪問(wèn)控制 （MAC） 和通信物理層 （PHY） 的一系列實(shí)現(xiàn)。較老的版本，如 802.11a、802.11b 和 802.11g 正在逐漸被淘汰，現(xiàn)在無(wú)處不在的 802.11n 正在改善，用于各種新的使用情況。

　　新設(shè)計(jì)將嘗試從 802.11ac、802.11ad （WiGig）、802.11ah （HaLow）、802.11ax 和其他標(biāo)準(zhǔn)的變化中預(yù)測(cè)未來(lái)的先行者。隨著格式分散的擴(kuò)張，現(xiàn)在更難以確定要從哪一種風(fēng)格開(kāi)始。

　　一種軟件方法通過(guò)先滿(mǎn)足幾種風(fēng)格，并推遲完全優(yōu)化的決定可以緩解這些難題。

　　按協(xié)議的 Wi-Fi 芯片組總出貨量（來(lái)源：ABI Research 公司）

　　另一個(gè)重要因素是互操作性。優(yōu)秀的設(shè)計(jì)需要能夠與第三方解決方案交互來(lái)提供最佳用戶(hù)體驗(yàn)，否則會(huì)導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題并使得第三方產(chǎn)品受限。為解決這個(gè)問(wèn)題，需要使用一種靈活的方法來(lái)處理不夠理想的地方并給軟件打補(bǔ)丁。

　　所以，靈活性顯然很重要。但使用硬件解決方案仍然有它的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)將硬件調(diào)整到特定的標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)制解調(diào)器可以實(shí)現(xiàn)最高效的能耗利用和最佳面積。但這枚硬幣的另一面是，沒(méi)有任何靈活性，縮放也有限。

　　在軟件定義的調(diào)制解調(diào)器 （SDM） 中，面積和功耗略有增加，但靈活性的水平非常高，能夠支持多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。在早期設(shè)計(jì)階段，與它提供的靈活性相比，標(biāo)準(zhǔn)的不確定性帶來(lái)的負(fù)面影響可以忽略不計(jì)。

　　靈活性可滿(mǎn)足未來(lái)需求的SDM解決方案

　　在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，能耗是關(guān)鍵。尤其是對(duì)于可穿戴設(shè)備和隨時(shí)連線(xiàn)設(shè)備。

　　為了解決這個(gè)問(wèn)題，CEVA的 RivieraWaves Wi-Fi 平臺(tái)支持所有的協(xié)議級(jí)低功耗特點(diǎn)，如 Wi-Fi 多媒體省電（WMM-PS）。此外，我們的 DSP 還采用各種方法來(lái)最大限度地降低能耗。為實(shí)現(xiàn)高效的功率門(mén)控，使用了多個(gè)電源域，以便在低功耗模式下，可以關(guān)閉大多數(shù)的設(shè)計(jì)。

　　為了保持峰值性能和用戶(hù)體驗(yàn)，通過(guò)保留少量?jī)?nèi)存，將喚醒時(shí)間縮至最短。CEVA的友好設(shè)計(jì)在綜合階段能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)時(shí)鐘門(mén)控。這些特點(diǎn)使我們的解決方案成為了行業(yè)內(nèi)面積最小、能效最高的 Wi-Fi IP 平臺(tái)。

　　我們的解決方案還通過(guò)提供一個(gè)完全集成的子系統(tǒng)，降低了集成的復(fù)雜性。這樣支持簡(jiǎn)單、快速地集成到片上系統(tǒng)，同時(shí)有助于自由地進(jìn)化和分化。

　　我們的平臺(tái)是完整的解決方案，包括例如，在一個(gè)基于 CEVA-TeakLite-4 的平臺(tái)上，我們可以使用相同的架構(gòu)來(lái)支持 802.11n、802.11ac、802.11ah （HaLow）、802.11ax（路線(xiàn)圖）。通過(guò)使用相同的 MAC，僅更換 PHY 以在不同型號(hào)之間切換。

　　我們的 Wi-Fi SDM 也集成在我們的 CEVA-Dragonfly 多模通信解決方案中。除了 Wi-Fi，Dragonfly 平臺(tái)還支持不同的無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，如 802.15.4g、Sigfox、LoRa、LTE Cat M、NB-IoT、GPS 和其他標(biāo)準(zhǔn)。