如何使WiFi适应并迎接物联网浪潮的全面来临
2016-01-05 11:01:30 来源：华启智能
Wi-Fi行业长久以来一直致力于让Wi-Fi技术成为物联网领域内的首选无线传输选项。尽管目前面对这一新兴市场尚缺少两大关键性功能，但无线网络成为优先选项仍有着很多极为稳固的理由。
【51CTO.com快译】Wi-Fi行业长久以来一直致力于让Wi-Fi技术成为物联网领域内的首选无线传输选项。尽管目前面对这一新兴市场尚缺少两大关键性功能，但无线网络成为优先选项仍有着很多极为稳固的理由。首先，Wi-Fi是所有无线技术当中最具多IP友好性的方案，且支持高频传输并拥有整个芯片行业在其背后推动量产与低成本发展趋势。如果面向物联网的新型Wi-Fi方案能够继续保持当前的MAC与PHY设计并采用为人们所熟悉的设备接入管理界面，那么其对于物联网开发商而言绝对具有强大的吸引力。
在某种程度上，我们可以将物联网定义为一种缺少中央处理能力、通常需要利用电池供电并通过广泛网络连接以实现面向“云”的数据报告与控制指令接收的装置。不过在物联网领域，Wi-Fi目前尚无法满足的两项要求分别为广泛的覆盖能力与极低的能源消耗。相较于Zigbee、Z-wave以及蓝牙低功耗(简称BLE)等物联网无线传输技术方案，Wi-Fi传感器在使用电池驱动时仅能运行数月而非数年;目前立足于802.11b/a/n/ac等规范制造极低功耗芯片的努力几乎没能获得任何商业成功。另外，单一的Wi-Fi接入点无法在现代的家居环境乃至商业建筑当中提供可靠的信号覆盖效果——这主要是受到多层结构、高厚度墙体、地下室环境以及其它Wi-Fi信号广播阻碍因素的影响。如果买家无法在自己的楼体或者家庭环境中实现稳定的Wi-Fi信号覆盖，我们当然无法宣称其可作为完整的物联网解决方案存在。
不过目前已经有四项举措希望弥补这些不足。所有的进步都以标准更替的方式介入，而且其中一些已经存在了数年。不过之所以值得加以关注，还是因为Wi-Fi行业多年来已经在立足于标准制定技术协议，并以此为基础发布实际产品这一过程中取得了一系列成功。
第一项Wi-Fi倡议为“增程型”802.11ah。其能够显著提升低频900MHz频段与窄频1MHzRF通道的覆盖范围。窄通道与传输协议的变化降低了Wi-Fi芯片的功耗要求。如诗我们已经有能力将802.11n(2.4GHz)的覆盖范围提升一倍：150kbps(单数据流)传输有效范围为40米以上，高复杂度双流芯片在双Mbps工作条件下覆盖半径可达80米以上。另外，尽管900MHz频段仅在美国本土能够免许可使用而非在全球范围内得到普遍支持，但其更好的传播特性(优于2.4GHz或者5GHz频段)对于覆盖增幅非常重要。
这些方案看起来确实极具吸引力，但除频段之外，时间跨度又是另一个需要解决的大问题。尽管802.11ah目前已经成为一项IEEE标准，但Wi-Fi协会还需要一段时间才能够完成行业标准的制定测试与开发工作——整个过程需要经过严格考量并充斥着令人沮丧的波折，但我们还没有找到更好的规范制定办法。而在技术标准最终出炉时，市场需求可能已经发生了变化。但是，目前Wi-Fi行业中的主流物联网应用方案已经多数支持Zigbee(其采用多跳转机制弥补短跳转机制的缺陷)以及功耗低至惊人水平的BLE。
与此同时，另一项名为“Connected Home”的倡议则提出了一种权宜性质的方案，旨在弥补802.11ah短时间内无法面世以及向下兼容性等难题。在这套方案中，用户将在家庭环境下安装一台中间代理服务器并保证其与当前Wi-Fi接入点连通，并由该服务器负责对所有与之对接的端点设备进行应答——同时允许此类设备在长期闲置后进入休眠。这种方式建立起一套短路径低功耗体系。Connected Home并没能真正扩大信号覆盖范围，但其确实给家庭Wi-Fi物联网指明了可行的发展方向，同时确保不必对现有接入点做出更换。
而最近被提交至IEEE的另一套解决方案则提议扩展无线网络连接，从而保证其能够在室内提供与Zigbee相对等的功能，同时在室外提升信号覆盖半径。尽管仅仅面向2.4GHz频段，但其与现有Wi-Fi的协作效果优于802.11ah。覆盖半径的增加源自窄RF通道与更低速率——而非更低频率。它应该能够作为现有芯片设计之外的低速率附加机制确切起效，这种作法能够帮助芯片与模块设计厂商更轻松地完成物联网支持任务，且具体思路与当初将新的2.4GHz高速Wi-Fi芯片加入接入点设备如出一辙。
与此同时，我们也不应忘记UHF频段，其传输能力甚至强于900MHz方案。其会在频谱共享机制当中建立一套“空白空间”，在这里Wi-Fi接入点会被重新设计为采用450到700MHz电视信号频段以发现并占据当前环境下未被使用的频段。物联网并非这项技术的主要受益目标，但其非常适合实现广域网传感器及网络控制装置。
我们有时候会忘记Wi-Fi获得的巨大成功与单一一类应用场景密不可分——即面向移动手机、平板电脑乃至PC设备的互联网连接。这一场景为Wi-Fi这种原本很少被用到的技术提供了极为丰富的发展空间。相比之下，物联网也完全有机会成为短矩与中矩无线技术的多种新型发展机遇之一，而整个行业最近已经开始针对Zigbee与BLE打造足以作为替代方案的技术成果。
