隨著智能家居技術(shù)的成熟，越來(lái)越多的家庭設(shè)備使用WiFi來(lái)連接。這意味著，家庭中的無(wú)線連接以及從服務(wù)供應(yīng)商到家庭的互聯(lián)網(wǎng)連接將快速發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率、支持多個(gè)同時(shí)用戶的高容量和良好的范圍。
鑒于對(duì)數(shù)據(jù)無(wú)法滿足的需求，我們首先簡(jiǎn)要介紹一下WiFi的歷史和發(fā)展的方向，如下表所示。
Wi-Fi技術(shù)將如何在智能家居中應(yīng)用發(fā)展？
原始數(shù)據(jù)速率與實(shí)際吞吐量之間通常存在顯著的差異，它可能是原始數(shù)據(jù)速率的一半甚至更少。因此，盡管剛剛推出的IEEE 802.11ax與802.11ac標(biāo)準(zhǔn)相比，原始數(shù)據(jù)速率的適度增加，但其主要目標(biāo)是實(shí)際吞吐量增加四倍，這是通過(guò)為不同的用戶分配不同的MIMO流來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
另一個(gè)關(guān)鍵的發(fā)展是分布式（網(wǎng)狀）WiFi系統(tǒng)的出現(xiàn)。在傳統(tǒng)的WiFi配置中，連接到家庭路由器的每個(gè)人都使用相同的WiFi頻道，這意味著每個(gè)人都在共享相同的帶寬和原始數(shù)據(jù)速率。分布式WiFi可以在容量和范圍上提供巨大的改進(jìn)。這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都在自己的頻帶上與最終用戶通信，同時(shí)在主路由器連接到互聯(lián)網(wǎng)的其他頻段上進(jìn)行通信。
然而，分布式WiFi并不像聽(tīng)起來(lái)那么簡(jiǎn)單。廉價(jià)的WiFi技術(shù)導(dǎo)致無(wú)線電從一個(gè)通道流入另一個(gè)通道，特別是當(dāng)使用高輸出功率時(shí)，這種方式有效地堵死了鄰近的通道，這大大降低了總體容量。為了使容量最大化，必須確保通道分離良好，以防止堵塞。建設(shè)WiFi產(chǎn)品不僅僅是選擇WiFi芯片，考慮WiFi芯片和天線之間的WiFi前端，放大器和濾波器也是很重要的，這對(duì)于分布式Wi-Fi系統(tǒng)的容量和性能有重大影響。
Wi-Fi技術(shù)將如何在智能家居中應(yīng)用發(fā)展？
通往智能家居的障礙
WiFi速度和容量的增加導(dǎo)致智能家庭內(nèi)的WiFi連接與連接互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)管道之間的不平衡。我們可以通過(guò)比較網(wǎng)絡(luò)連接到道路系統(tǒng)來(lái)思考這一點(diǎn)。我們有連接城市的高速公路，連接社區(qū)的主要公路以及社區(qū)內(nèi)的小街道，有一個(gè)層次結(jié)構(gòu)是有意義的，沒(méi)有高速公路連接個(gè)別住宅，我們也不依賴小街道連接大城市。
對(duì)于智能家居網(wǎng)絡(luò)連接而言，情況大不相同。在互聯(lián)網(wǎng)中，有非常高速的互連（100 Gbps或更高），可與大型高速公路相媲美。但是出口通道，即“最后一公里”的本地環(huán)路（或無(wú)線小型蜂窩），通常是100 Mbps，盡管1 Gbps光纖和10 GbpsDOCSIS3.1已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)。
在個(gè)別房屋或建筑物內(nèi)，可能會(huì)有一個(gè)基于802.11ac的1 Gbps分布式WiFi網(wǎng)絡(luò)，甚至是一條有線10 Gbps以太網(wǎng)電纜，而終端節(jié)點(diǎn)（如電視機(jī)，游戲機(jī)，平板電腦或智能手機(jī)）的最終連接也可能達(dá)到1 Gbps。所以層次結(jié)構(gòu)在哪里？家里有很高的速度和多個(gè)連接，但吞吐量卻受到家庭訪問(wèn)的限制。我們?cè)诜孔永锩鏇](méi)有高速公路，只有一條狹窄的街道把房子與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，即使在屋內(nèi)，也沒(méi)有真正的等級(jí)制度。
流媒體和爆炸效應(yīng)使事情進(jìn)一步復(fù)雜化。流媒體電影需要持續(xù)不斷的帶寬，也許20 Mbps的高質(zhì)量。這對(duì)于一個(gè)100 Mbps的管道來(lái)說(shuō)似乎是可行的，但是如果街道上的每個(gè)人都在觀看一部電影，那么100 Mb / s的數(shù)據(jù)速率就會(huì)迅速下降。爆裂也會(huì)影響可用帶寬，例如，如果有人試圖盡可能快地下載電影（稍后觀看），系統(tǒng)會(huì)嘗試盡可能多地使用連接到家庭的100 Mbps連接，因此其他用戶可用的容量就會(huì)減少。
Wi-Fi技術(shù)將如何在智能家居中應(yīng)用發(fā)展？
如何恢復(fù)平衡
需要做些什么才能恢復(fù)平衡的層次結(jié)構(gòu)？在解決這個(gè)問(wèn)題之前，我們很難在家里的WiFi數(shù)據(jù)率上取得進(jìn)一步的進(jìn)展。讓我們用一個(gè)四口之家的例子來(lái)更仔細(xì)地研究這個(gè)問(wèn)題，互聯(lián)網(wǎng)廣播在一個(gè)房間里播放，媽媽在另一個(gè)房間里參加視頻會(huì)議，爸爸正在用他的電腦上下載一份大型報(bào)告，兒子正在玩電子游戲，女兒正在用手機(jī)看著YouTube，而電視上有電影流。家庭中的500Mbps分配系統(tǒng)以及每個(gè)用戶設(shè)備與最近的接入點(diǎn)之間的100Mbps都會(huì)非常樂(lè)觀。
目前，家庭內(nèi)部存在明顯的產(chǎn)能過(guò)剩，WiFi基礎(chǔ)設(shè)施和終端節(jié)點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)速率超過(guò)1Gbps。主要問(wèn)題是提供1Gbps的接入，大多數(shù)人還在使用100 Mbps或更低的速度，雖然光纖到戶（FTTH）的推出使用DOCSIS 3.0以1 Gbps的速度進(jìn)行宣傳，而首個(gè)10 Gbps DOCSIS 3.1的推出已經(jīng)開(kāi)始。下一代DOCSIS 3.1 FD（全雙工）承諾提供10 Gbps的原始數(shù)據(jù)速率，用于上傳和下載。通過(guò)解決真正的瓶頸，與家庭的DOCSIS 3.1 FD連接將會(huì)產(chǎn)生真正的變化。
在家庭內(nèi)部，新興的IEEE 802.11ax WiFi標(biāo)準(zhǔn)將首先出現(xiàn)在分布式WiFi系統(tǒng)中，這將從多個(gè)節(jié)點(diǎn)聚合流量中受益最多。目前這些系統(tǒng)預(yù)計(jì)可達(dá)4 Gbps。隨著時(shí)間的推移，我們將需要IEEE 802.11ax的繼任者，進(jìn)一步增加分布式WiFi基礎(chǔ)設(shè)施的帶寬。
對(duì)于終端節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，看起來(lái)IEEE 802.11ac在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)將繼續(xù)是正確的選擇，因?yàn)樗苊饬?02.11ax的復(fù)雜性，這對(duì)用戶設(shè)備提供的利益相對(duì)較少。對(duì)于性能較低的節(jié)點(diǎn)，甚至連802.11n都將是一個(gè)很好的解決方案。
因此，在不遠(yuǎn)的將來(lái)可能看起來(lái)會(huì)是這樣：使用1 Gbps IEEE 802.11ac的端節(jié)點(diǎn)，基于4 Gbps IEEE 802.11ax的家庭基礎(chǔ)設(shè)施和基于DOCSIS 3.1 FD等10 Gbps的本地環(huán)路。在這種情況下，所有資源均衡并部署在滿足用戶需求的層次結(jié)構(gòu)中。這可能代表在家庭和大型建筑物內(nèi)提供互聯(lián)網(wǎng)接入的行業(yè)的下一個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)，支持智能家庭的發(fā)展。
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