CEVA无线网络技术的革新

CEVA 通讯连接业务部门担任总监 FRANZ DUGAND

让传统的家用设备“智能化”的热潮正在兴起。在智能化家居环境下，我们已看到了智能音响喇叭、电视机、暖气和空调设备、安保系统、视频门铃和健身器材。这股热潮何时才能结束？也许将远早于预计，如果我们继续依赖经典的无线网络技术的话，即常用的802.11n或802.11ac。您可能已有过这样的经历：您在电视机上播放一部电影，此时您的配偶正在智能自行车练习机上，孩子们正在看手机或收看另一部电影，而这时您想调低空调温度。设备反应超慢，这应该不是我们所憧憬的理想智能家居环境。新一代的无线网络技术，802.11ax, 将使我们重回正轨，至少可用于那些支持这个标准的设备。

[图 1 | 如图所示，无线网络的带宽经历了很长的发展历程]

CEVA 无线网络技术的革新

▶实现在拥堵的环境下获得更高效率

在带宽方面，每个用户的吞吐量提高4倍

▶更高的峰值数据传输速率

相比现今领先的11ac标准，速度提高25%

▶向下兼任低版本

可与较低版本标准的网络兼容，可加速其升级

▶更高的功率效率

延长用户设备的电池寿命

无线网络技术的发展从未停止，在不断增加的带宽基础上实现了一系列设计改良，那么问题在哪里？问题就是最初开发此技术的标准设计，从未预见到接入点（AP）需要同步地和我们现在想连接的多台设备进行通讯。我们通常采用的标准基于一次使用一个活动的通讯线路，所有其他人必须排队等待。802.11N 通过支持多路输入、多路输出（MIMO）天线，改善了每个站点的带宽和数据传输速率，但每次仍仅能通过一个站点和接入点（AP）对话。当添加到您的家用网络的设备数量增加速度高于带宽增加速度，这些设备的等待/缓存时间将大大超出您的预期。

问题在于拥堵。即使在特定的传输条件下具有足够的带宽，仅有一个站点/接入点链接可接入服务。多用户MIMO (MU-MIMO) 通过在多个用户中分割MIMO运行过程，首次允许多个站点和接入点之间可以同步传输，从而使上述问题得以改善。具有此功能的第一代产品采用802.11ac (Wave2)标准，可支持多个用户使用下行链接（不适用于上行链接），可传输四个同步数据流。这个设计相当不错，您可同时和四台设备对话，且不会出现通讯不畅的现象，但大多数智能家居环境具有的设备数量可不止四台。上行链接限制仍是个问题。

进入 802.11ax, 向前迈进了一大步，甚至超越11ac。首先，11ax可支持多达8个同步数据流，使传输能力翻了一倍。其次，此技术借用了LTE的一项技术 (称为OFDMA),可在每个数据流内将带宽分割为多个子通道，其中每个通道可用于支持不同的站点。而且11ax具有对称性；上行链接具有和下行链接同样出色的性能和效率。仅就吞吐量一项指标而言，11ax比11ac更为快速，而且在具有多台活动终端的环境下所产生的拥堵将明显减少。

对于采用电池供电的设备而言，11Ax的另一项优势在于运行功率相比11n要更低。11Ax具有一个功能称为目标唤醒时间 (TWT)，可使一台终端设备进入深度休眠状态，并在预定的时间唤醒，而不是在不必要的监听状态下消耗电能。11Ax标准技术通过采用更窄的子通道，还实现了和蓝牙和802.15.4无线标准的更好的共存性。对于那些曾经打算基于11ah (HaLow)标准进行设计的人而言，市场趋势表明11ah的认可度不高，而且越来越低，因为大多数具有此类需求的用户正转而采用11ax 以获得更大的应用灵活度。

如今，您正在规划自己钟爱的全新家庭自动化设备，您需要无线网络的连接能力，但确实不想经历因其他您不想控制的设备导致的传输拥堵，使应用体验大打折扣。您应构建基于支持11ax标准的设计（此标准可向下兼容更低版本，纯属偶然）。但您仍受到成本和功耗的束缚，因此您真正需要的是一个单芯片解决方案。而且您的设计团队在您应用领域是专家，但在无线网络标准和设计领域却不是。您需要一个交钥匙型11ax解决方案。

[图 2 | 单芯片设计]

CEVA通过其RivieraWaves系列产品为无线网络提供支持，根据Linley报告数据，在可授权的无线网络技术领域具有显著的领先优势。解决方案涵盖低能耗和成本，到千兆级速率，所有构件均采用基于CEVA的XC DSP平台的硬件电路设计，现在还在整个产品系列中提供11ax支持。

紧凑型解决方案可适用于单芯片交钥匙无线网络接口，在您具有灵活性需要时，可在本地或主处理器上应用软件协议堆栈。对于具有成本敏感性的应用，RISC-V CPU可对全协议堆栈和微型控制器级的应用软件进行控制，从而无需增加第三方MCU。对于较为复杂的应用，RivieraWaves解决方案和交钥匙无线技术解决方案的运行性能同样出色，其中内置了高性能的应用处理器、内存和其他IP。