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Wi-Fi技术将如何在智能家居中应用发展?

责任编辑:editor005 作者:李雪薇 |来源:salon36沙龙  2018-01-25 13:46:13 本文摘自:it168网站
随着智能家居技术的成熟,越来越多的家庭设备使用WiFi来连接。这意味着,家庭中的无线连接以及从服务供应商到家庭的互联网连接将快速发展,从而实现高数据速率、支持多个同时用户的高容量和良好的范围。 鉴于对数据无法满足的需求,我们首先简要介绍一下WiFi的历史和发展的方向,如下表所示。 Wi-Fi技术将如何在智能家居中应用发展? 原始数据速率与实际吞吐量之间通常存在显著的差异,它可能是原始数据速率的一半甚至更少。因此,尽管刚刚推出的IEEE 802.11ax与802.11ac标准相比,原始数据速率的适度增加,但其主要目标是实际吞吐量增加四倍,这是通过为不同的用户分配不同的MIMO流来实现的。 另一个关键的发展是分布式(网状)WiFi系统的出现。在传统的WiFi配置中,连接到家庭路由器的每个人都使用相同的WiFi频道,这意味着每个人都在共享相同的带宽和原始数据速率。分布式WiFi可以在容量和范围上提供巨大的改进。这是因为网络上的每个节点都在自己的频带上与最终用户通信,同时在主路由器连接到互联网的其他频段上进行通信。 然而,分布式WiFi并不像听起来那么简单。廉价的WiFi技术导致无线电从一个通道流入另一个通道,特别是当使用高输出功率时,这种方式有效地堵死了邻近的通道,这大大降低了总体容量。为了使容量最大化,必须确保通道分离良好,以防止堵塞。建设WiFi产品不仅仅是选择WiFi芯片,考虑WiFi芯片和天线之间的WiFi前端,放大器和滤波器也是很重要的,这对于分布式Wi-Fi系统的容量和性能有重大影响。 Wi-Fi技术将如何在智能家居中应用发展?   通往智能家居的障碍 WiFi速度和容量的增加导致智能家庭内的WiFi连接与连接互联网的数据管道之间的不平衡。我们可以通过比较网络连接到道路系统来思考这一点。我们有连接城市的高速公路,连接社区的主要公路以及社区内的小街道,有一个层次结构是有意义的,没有高速公路连接个别住宅,我们也不依赖小街道连接大城市。 对于智能家居网络连接而言,情况大不相同。在互联网中,有非常高速的互连(100 Gbps或更高),可与大型高速公路相媲美。但是出口通道,即“最后一公里”的本地环路(或无线小型蜂窝),通常是100 Mbps,尽管1 Gbps光纤和10 GbpsDOCSIS3.1已经开始出现。 在个别房屋或建筑物内,可能会有一个基于802.11ac的1 Gbps分布式WiFi网络,甚至是一条有线10 Gbps以太网电缆,而终端节点(如电视机,游戏机,平板电脑或智能手机)的最终连接也可能达到1 Gbps。所以层次结构在哪里?家里有很高的速度和多个连接,但吞吐量却受到家庭访问的限制。我们在房子里面没有高速公路,只有一条狭窄的街道把房子与互联网连接起来,即使在屋内,也没有真正的等级制度。 流媒体和爆炸效应使事情进一步复杂化。流媒体电影需要持续不断的带宽,也许20 Mbps的高质量。这对于一个100 Mbps的管道来说似乎是可行的,但是如果街道上的每个人都在观看一部电影,那么100 Mb / s的数据速率就会迅速下降。爆裂也会影响可用带宽,例如,如果有人试图尽可能快地下载电影(稍后观看),系统会尝试尽可能多地使用连接到家庭的100 Mbps连接,因此其他用户可用的容量就会减少。 Wi-Fi技术将如何在智能家居中应用发展?   如何恢复平衡 需要做些什么才能恢复平衡的层次结构?在解决这个问题之前,我们很难在家里的WiFi数据率上取得进一步的进展。让我们用一个四口之家的例子来更仔细地研究这个问题,互联网广播在一个房间里播放,妈妈在另一个房间里参加视频会议,爸爸正在用他的电脑上下载一份大型报告,儿子正在玩电子游戏,女儿正在用手机看着YouTube,而电视上有电影流。家庭中的500Mbps分配系统以及每个用户设备与最近的接入点之间的100Mbps都会非常乐观。 目前,家庭内部存在明显的产能过剩,WiFi基础设施和终端节点的原始数据速率超过1Gbps。主要问题是提供1Gbps的接入,大多数人还在使用100 Mbps或更低的速度,虽然光纤到户(FTTH)的推出使用DOCSIS 3.0以1 Gbps的速度进行宣传,而首个10 Gbps DOCSIS 3.1的推出已经开始。下一代DOCSIS 3.1 FD(全双工)承诺提供10 Gbps的原始数据速率,用于上传和下载。通过解决真正的瓶颈,与家庭的DOCSIS 3.1 FD连接将会产生真正的变化。 在家庭内部,新兴的IEEE 802.11ax WiFi标准将首先出现在分布式WiFi系统中,这将从多个节点聚合流量中受益最多。目前这些系统预计可达4 Gbps。随着时间的推移,我们将需要IEEE 802.11ax的继任者,进一步增加分布式WiFi基础设施的带宽。 对于终端节点来说,看起来IEEE 802.11ac在相当长一段时间内将继续是正确的选择,因为它避免了802.11ax的复杂性,这对用户设备提供的利益相对较少。对于性能较低的节点,甚至连802.11n都将是一个很好的解决方案。 因此,在不远的将来可能看起来会是这样:使用1 Gbps IEEE 802.11ac的端节点,基于4 Gbps IEEE 802.11ax的家庭基础设施和基于DOCSIS 3.1 FD等10 Gbps的本地环路。在这种情况下,所有资源均衡并部署在满足用户需求的层次结构中。这可能代表在家庭和大型建筑物内提供互联网接入的行业的下一个稳定点,支持智能家庭的发展。
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