广告

Wi-Fi 6能否成功取决于其控制系统?

2021-06-09 10:59:33 Bill McFarland 阅读:
尽管Wi-Fi 6在技术上已经取得了不小的突破,但如果不对家庭Wi-Fi网络进行智能化管理和优化,这种技术的新功能就无法发挥其全部价值。本文将介绍Wi-Fi 6最重要的几项功能、可能出现的问题以及解决方法。

Wi-Fi 6终于进入了消费者家庭!如果业界预测正确,这项技术将成为未来十年的主要技术之一。Wi-Fi联盟预期仅今年就会有将近20亿台Wi-Fi 6设备提供给消费者、商业实体和政府机构。人们热烈地讨论着Wi-Fi 6将如何改变消费者体验和互联环境,热闹的背后隐藏着一个事实:Wi-Fi 6的成败将取决于其控制系统。SGBednc

尽管Wi-Fi 6在技术上已经取得了不小的突破,但如果不对家庭Wi-Fi网络进行智能化管理和优化,这种技术的新功能就无法发挥其全部价值。Wi-Fi 6要在拥挤的家庭网络环境中真正改善用户体验,需要其他一些工具进行辅助,例如网络优化和控制。SGBednc

本文将介绍Wi-Fi 6最重要的几项功能、可能出现的问题以及解决方法。SGBednc

160MHz信道带宽

大多数Wi-Fi 6设备都会支持160MHz信道,尽管Wi-Fi 5也具有这种能力,但很少有Wi-Fi 5设备支持带宽超过80MHz的信道。理论上讲,信道带宽加倍,吞吐量也会翻倍,因此用户可以体验到加倍的下载速度和加倍的分辨率。SGBednc

问题在于,包括美国在内的大多数国家目前都只有两个独立的160MHz信道可用,而且带宽较小的设备也在共享这些信道。在密集环境中,这将造成很大的问题。在这种环境中,多个设备相互竞争,并且不同用户的信道相互重叠,最终产生很大的干扰。SGBednc

为了缓解这个问题,可以进行特殊的网络配置。首先,需要对160MHz传输中80MHz子信道上的干扰进行检测及预测,以便信道分配和带宽选择能够智能地完成。另外,考虑环境中的整体干扰情况也很重要,这样才能优化整个楼栋(或相邻楼栋)里信道分配,并且在需要的地方分配更多的资源。SGBednc

这样的配置通过本地管理的网络是无法实现的,必须在云端进行集中处理。例如,在一个楼栋中,云平台将分析负载和设备类型等因素,并考虑每个接入点(AP)网络中曾经和现在存在的所有客户端和负载,然后根据这些数据进行分析,为整个建筑楼栋中的每个AP分配信道带宽。SGBednc

为了尽量减少相邻楼栋之间产生冲突,还可以将频道“铺开”。而且,在不得不复用信道的情况下,优化平台会对之前的状况进行分析,并选择问题最少的楼栋来共享频道。SGBednc

OFDMA

正交频分多址(OFDMA)是Wi-Fi 6的一项主要技术,它通过对信道进行更小的频率分配(资源单元)来提高效率和容量,数据从一个AP并行发送,因此可以同时传输到大量设备。这避免了802.11数据包开销和时间浪费,尤其是在物联网和其他低数据速率设备的数据传输中。SGBednc

但是有一个问题,只有当大量物联网设备共享一个AP时,OFDMA才能发挥其作用提高效率。这种情况在今天的智能家居中并不常见,现在的智能家居网络已经发展成为包含网状网络、中继器或多个网关的多AP拓扑。SGBednc

如果只允许客户端连接到最近的AP,那么每一个AP不会有足够的设备组合起来进行OFDMA传输。但是,强迫客户端连接到距离较远的AP又将导致数据速率下降。这意味着OFDMA运行需要严格的优化和客户端匹配。SGBednc

支持OFDMA的客户端匹配原理很复杂。这需要一个集中式智能网络控制器来了解哪些AP和客户端具有Wi-Fi 6功能,同时还要考虑历史观察数据,以便对每个客户端的数据需求都做出前瞻性预测。SGBednc

然后,控制器会根据功能、需要承载的流量、信号强度和设备的数据使用情况,对每个设备应连接到哪个AP做出最佳选择。最后,控制器还要具备对每个设备进行匹配的能力(每种设备类型都有专用的匹配机制),并将其保持在正确的AP上,即便它不是离设备最近的AP。图1显示了相邻接入点之间的争用问题。SGBednc

目标唤醒时间

目标唤醒时间(TWT)可延长设备电池寿命,因为它使设备只是偶尔传输数据或以低占空比运行。AP为此保留了一个时间窗口,用来唤醒每个客户端、进行快速通信并返回睡眠状态,同时预留广播时间,使其不被其他通信占用。SGBednc

在家庭网络中,几个AP经常在同一频道上运行,这意味着多个AP可能会尝试为不同的设备安排相同的TWT。为了避免重叠,可利用云端的中央调度程序来协调同信道AP的TWT周期。为使家庭网络中每个AP上的TWT安排达到最优,调度程序需要了解所有TWT客户端的传输要求、AP间的共享信道、哪些客户端连接到哪个AP以及AP与客户端之间的信号强度。SGBednc

在一个楼栋中,优化器还可以查看它所控制的所有重叠网络,并对整个楼栋内的TWT分配和设备分组进行规划。控制器会考虑哪些房屋的数据相互干扰,以及每套房屋的客户端功能和负载要求。SGBednc

6GHz频率

SGBednc

图1:处理相邻接入点之间的争用问题。(图片来源:IEEE)SGBednc

6GHz频谱的低功率应用和高功率应用都存在一些问题。由于低功率传输(18dBm/63mW)无法进行远距离传输或以高数据速率传输,因此一个优化系统就需要更复杂的多AP配置来选择合适的网络拓扑,以及进行频率分配和客户端匹配。另一方面,如果要使用自动频率控制(AFC)系统(30dBm/1W),则用于传输的频道不能与附近的微波系统冲突。这就涉及AP与智能控制器之间的通信,智能控制器用于查找FCC数据库、考虑地理数据及计算干扰水平,然后将指令返回AP。SGBednc

无论哪种模式,控制器在分配网络无线电资源之前都必须考虑客户端类型、负载和功能这些因素。AP使用6GHz频段并非总是最佳选择,而是要视网络中客户端的能力而定。例如,AP将6GHz频段用于回程连接可能会有助于回程,但性能却很可能不如使用5GHz频段好。因此,不具备6GHz的高性能客户端可能会以较低的速度连接,从而影响了家庭使用体验。SGBednc

审慎而乐观

家庭网络会变得更加拥挤和复杂。美国家庭现在已经平均拥有14.5台联网设备。到2023年,全球智能设备的出货量预计将增长至14亿。Wi-Fi 6的黄金时代已经来临。SGBednc

然而,家庭网络如果没有智能化管理和优化,Wi-Fi 6将无法发挥其优势。这个新的连接时代若要满足大家的期望,必须解决技术的局限性。这是一项复杂的任务,但只要方法正确,Wi-Fi 6仍然触手可及。SGBednc

作者介绍:SGBednc

Bill McFarland是Plume公司首席技术官,负责数据科学、优化、标准、知识产权和法规事务相关项目。Bill曾是高通公司的技术副总裁和Atheros Communications的首席技术官,有80多项专利,撰写了35篇技术论文。他拥有斯坦福大学电气工程学士学位和加利福尼亚大学的电气工程硕士学位,并于2014年当选为IEEE院士。SGBednc

(原文刊登于EDN姐妹网站EETimes美国版,参考链接:Potential of WiFi 6 Limited Without Intelligent Management,由Jenny Liao编译。SGBednc

本文为《电子技术设计》2020年6月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里SGBednc

本文为电子技术设计原创文章,未经授权禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 商务部暂停天然砂对台湾地区出口,台积电难受了 据EDN电子技术设计了解,商务部网站8月3日早晨8点发布最新消息,表示将从即日起暂停天然砂对台湾地区出口。不少网友认为暂停天然砂对台湾地区的出口,此举将严重影响台湾的建筑业,实则影响不仅仅如此。台湾地区天然砂进口量的90%以上来自大陆,而台湾芯片占台湾2021年出口额的34.8%。网友称商务部暂停天然砂对台湾地区出口是捏到了台湾半导体制造业的七寸。
  • 波兰网友拆德国产电源插排,内部竟是中国制造?! 本文将会介绍LogiLink LPS262U电源插排(接线板)——包含三个USB端口和两个Schuko插座——的内部结构及其简短测试。
  • 华盛顿大学首创用人体热能为可穿戴电子设备供电 从健康和健身追踪器到虚拟现实设备,可穿戴电子产品已成为我们日常生活的一部分,但找到持续为这些设备供电的方法是一项挑战。华盛顿大学的研究人员开发了一种创新的解决方案:首创的柔性、可穿戴热电设备,可将体热转化为电能。
  • 深圳允许完全自动驾驶车辆上路,主驾无需坐人 据EDN电子技术设计引援央视财经报道,从8月1日开始,《深圳经济特区智能网联汽车管理条例》正式实施,智能网联汽车列入国家汽车产品目录或者深圳市智能网联汽车产品目录,这也让深圳成为了国内首个允许L3级别自动驾驶车辆合法上路的城市。
  • 理想ONE高速起火烧成光架,其1.2T三缸增程器曾被指隐藏 近期,网络平台上发布了一段理想ONE在行驶过程中,车辆出现起火的视频内容。现场拍摄的灭火后图片显示,该轿车过火后仅剩骨架,车辆前部增程器位置受损严重,车辆尾门已经在过火后从车身主体脱落。此前,曾有国内汽车媒体对一台行驶了10万公里的理想ONE的东安1.2T三缸增程发动机进行拆解,被指隐藏暗病。
  • 仿真器智能,工程师更聪明! 不要过度依赖SPICE仿真器的自动设定,因为过度相信自动化有时可能引发错误。请记得:仿真器智能,工程师更聪明!
  • 上海微系统所使用石墨烯纳米带研制出世界上最小尺寸的 非易失性相变随机存取存储器(PCRAM)被认为是大数据时代新兴海量存储的有希望的候选者之一。然而,相对较高的编程能量阻碍了 PCRAM 中功耗的进一步降低。利用石墨烯的窄边接触可以有效降低每个电池中相变材料的活性体积,从而实现低功耗运行。
  • 可解决工业自动化和IIoT挑战的MCU 工业自动化和工业物联网(IIoT)设计人员的性能要求不断变化。就MCU而言,他们希望获得更快的处理速度、更多的内存、更好的连接性和更多的安全功能。
  • 我国建成开通5G基站数达185.4万个 工信部近日透露,截至2022年6月底,中国5G基站数达到185.4万个,其中二季度新增基站近30万个,已建成全球规模最大、技术领先的网络基础设施,实现“县县通5G、村村通宽带”。。
  • 苹果发布2022财年第三财季业绩,营收829.59亿美元 Apple 今日公布了 2022 年第三财季的财务业绩。报告显示,苹果公司第三财季公布收入为 829.59亿美元,去年同期为 814 亿美元,同比增长2%;季度净利润为 194 .4亿美元,去年同期为217 亿美元,同比下降10.6%;其中,iPhone带来的营收406.7亿美元,同比增长3%。
  • 工程师开发出可以看到身体内部的贴纸 麻省理工学院的工程师设计了一种贴片,可以产生身体的超声图像。这种邮票大小的设备贴在皮肤上,可以提供 48 小时内脏器官的连续超声成像。
  • 美国参议院批准价值2460亿美元的芯片法案 美国参议院周三通过立法,以超过 750 亿美元支持国内半导体产业。GlobalFoundries、英特尔、三星代工厂、德州仪器、台积电和其他在美国建立半导体制造设施的公司或将受益。
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了