新一代WiFi标准802.11ax在汽车无线连接的意义

如今，社会对于实时的数据访问非常依赖，而这对相关的通信技术提出了新的更高的要求。从根本上说，人们希望在任何地方都能获得与在家中完全相同的数据连接性能，其中一个非常重要的场合就是在车上，因为人们每天很多时间都在车上度过，包括上下班通勤和外出休闲旅行。

想要实现车辆无线通信，必须满足三个关键标准。首先，连接必须足够快速，支持所需的数据速率，从而能够提供精彩的多媒体服务。其次，即便是在比消费类电子行业要求更为严苛的环境中，也要提供高可靠性。最后，必须具备更高的安全级别，以确保数据传输/接收的安全。

随着道路上越来越多的汽车开始采用先进的无线连接，并因此带动数据消费的飙升，获取充足可用的无线介质已成为一项重大的技术挑战。车辆必须与附近的其他车辆共享网络，而在高度拥堵的地段，可能会有数百辆这样的车辆。

采用 LTE/5G 通信技术是解决这个问题的有效途径。然而，该方法的经济可行性仍存在问题，因为其依赖于授权无线网络的使用。这可能会带来财务费用的增加，并对与不同服务相关的商业模式的可行性造成不利影响。

新一代Wi-Fi 标准802.11ax是理想的替代方案。新的802.11ax标准针对高用户密度场景进行了优化，相较于先前的Wi-Fi 技术，可以显著提高网络容量和频谱效率。该标准还添加了Wi-Fi OFDMA调变，以同时处理大量数据流，并通过对多通道 MIMO (MU-MIMO) 的支持来实现显著提升整体覆盖范围。

相较于采用移动网络，基于 802.11ax的车与基础设施的通信（V2I：Vehicle to Infrastructure）更具成本效益。此外，它所支持的更低延迟意味着通过在附近车辆或基础设施之间传递信息，实时发出警报（或通过车辆的 ADAS 系统），可以提醒驾车者注意异常的路况，如前方道路有事故等。驾车者从而能做出及时的反应，避免潜在的危险。另外，这种连接亦可用于进行遥测和分析。通过实时安全地传输车辆众多传感器的数据到云端，汽车制造商可以对这些数据进行分析，以便核查性能指标、预估下次维修时间或是识别需要立即处理的任何严重问题。车辆作为一个 802.11ax 基站 (STA)，能够将此类数据上传到附近的任何一个802.11ax 接入点 (AP)，且不会发生因接入点的带宽不够而出现延迟的问题。802.11ax 支持 OFDMA 和 MU-MIMO 技术，允许与其它各方共享介质，而非争夺介质，使得空间、频谱和时间利用均有所提升。

802.11ax 连接可以交付的另一项功能是在车辆出厂后进行固件无线更新。车辆总是在不断地进行改进，汽车制造商希望在汽车的使用寿命中及时实现这些新功能，但汽车在路上行驶多年，更换周期也远超智能手机等产品。以往进行更新时，需要将车送回经销商处，然后通过有线接口进行更新，这对车主而言不仅非常不便，而且必须由技术人员现场进行操作，产生的成本费用也相当可观。通过无线网络定期进行固件更新无疑提供了一个更好的选择，车主所需要的只是足够的带宽和安全性。

利用安全可靠的无线平台同时对所有相关车型进行此操作，可以让汽车制造商获得更多的物流和经济效益。同时，车主们也对此赞赏不已，因为他们不必花时间在繁忙的日程中把车辆送回经销商处进行更新。即使在汽车售出前需要更新，例如车辆在港口等待运出，或停放在生产工厂的停车场等待运出，与直接的物理接触相比，无线更新的优势也是显而易见的。运营效率要高得多，承担任务所需的人力资源要少得多，节省了大量的时间和费用。

现在让我们回到车上的乘客及其需求上。车上需要安装的 Wi-Fi 端点数量正在急剧增加，连接也要随之发展。与前几代技术相比，802.11ax 接入点能够连接更多的手持设备（得益于其 OFDMA 功能），从而允许传输数字娱乐等内容，同时仍然确保获得优质的用户体验，避免出现任何让人沮丧的情形。

图 1： Marvell 的 88Q9098 802.11ax Combo SoC

针对互联汽车市场，Marvell推出了业界首款802.11ax Wi-Fi无线连接解决方案88Q9098。该SoC满足汽车行业AEC-Q100 2级要求，集成2x2 加 2x2 同步双 Wi-Fi、双模蓝牙 5/ 蓝牙低功耗 (BLE) 和 802.11p ，并支持千兆级数据传输。由于这种无线连接组合设备专为汽车设计，而非采用现有以消费者为目标的 SoC 并进行重新利用，因此它能更好应对汽车操控的严苛需求。其工作温度范围为 -40°C 至 +105°C，并集成了一系列保护机制，以应对静电放电 (ESD) 冲击和电磁干扰 (EMI)。其他的重要功能还包括瞬时雷达探测，如果雷达信号出现在一个已被占用的信道上，则会将其快速移到另一个信道上，并通过椭圆曲线加密 (ECC) 进行对称加密，从而保护数据流免受黑客的威胁。

图 2： 88Q9098 功能框图

802.11ax 协议意味着人们在车内进行访问时体验到的 Wi-Fi 性能，与在家中/办公室中体验到的性能毫无差异。通过实施汽车优化解决方案，人们有可能实现无缝无线连接，如今在生活某些方面开始依赖的服务将变得无处不在，无论身在何处，无论在做什么，都可以及时获得这些服务。