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物聯網產品設計中Wi-Fi連接的四個關鍵因素

2020-11-23 10:46:15
在物聯網發展勢頭的推動下,過去我們從未想過可以聯網的設備,現在已經互聯互通。現在不用親自去咖啡機沖咖啡了,用手機給咖啡機發個命令就行了。咖啡機甚至可以知道你的喜好,每次都根據你的喜好準備咖啡。
連接的設備和用戶數量正在快速增加。這真是一件好事!然而,為了實現物聯網基礎設施的可持續發展,物聯網設備必須能夠在任何環境下自由運行。不能連接到本地接入點(AP)的物聯網設備是無用的。設計物聯網產品時,系統設計人員需要了解各種Wi-Fi參數,如發射功率、接收靈敏度、共存能力、吞吐量等。本文將介紹一個成功的物聯網產品的一些重要特征。
2.4 GHz頻段非常擁擠
工作在2.4GHz頻段的Wi-Fi和藍牙技術是物聯網設備常見的無線技術。但是,Wi-Fi技術在每個家庭的電視機、筆記本電腦、平板電腦、手機上的應用非常廣泛,不僅僅是物聯網設備。現在的2.4GHz頻段就像一個會議室,幾個人同時想在里面說話。但是,如果你想讓每個人都能聽懂講話,一次只能允許一個設備“講話”。
現在想象一下,一個設備不能高效通信,但它一直在說話。張對其他設備不說話,而且有意義的電話也不能在會議室打。在過去,Wi-Fi標準并不重視性能和頻帶利用率。隨著Wi-Fi設備密度的不斷增加,Wi-Fi聯盟需要在遵守協議的基礎上增加嚴格的性能要求,只有滿足性能要求產品的才能通過認證。
物聯網設備制造商需要摒棄“低成本是唯一出路”,確保他們設計的無線互聯設備不會性能低下或對附近的其他無線設備產生不利影響。哪怕只有一臺設備性能差,也能拖垮客戶的整個Wi-Fi網絡。
為了讓物聯網經久不衰,系統設計師必須使用高度可靠的Wi-Fi連接。供應商必須了解設計不佳的后果,因為這將直接影響產品的成敗和品牌聲譽。物聯網產品,無法連接接入點,對客戶無用。
當客戶遇到任何連接問題時,他們可能會返回產品或在互聯網上留下壞的評論產品。這些問題會導致產品失敗,對品牌產生負面影響。即使產品設計的很好,也需要為不熟悉物聯網的客戶提供廣泛的技術支持。
以下是無線網絡連接不良的一些典型特征:
通信距離短
低吞吐量
高分組錯誤率
共存能力差
通信距離短會限制物聯網設備和接入點之間的距離。將設備連接到接入點通常是客戶對您的第一印象產品。如果無法連接,在大多數情況下,客戶會退回產品產品,留下不良評論。您的物聯網產品無法連接到某個距離的接入點的原因可能是傳輸功率低、靈敏度差或不支持波束成形傳輸,因為Wi-Fi  鏈路需要在兩臺設備之間交換數據包才能建立連接。
傳動功率
物聯網設備的傳輸功率將影響接入點接收其信號的能力。當功率超過一定水平時,Wi-Fi放大器的輸出開始失真。為了解決這個問題,大多數無線設備限制傳輸功率。當然還有其他的方法。賽普拉斯采用專有方法解決Wi-Fi功放失真問題,增加發射功率。
輸電能力的另一個大問題在于不同國家設定的監管限制。因此,需要根據東道國的要求控制最大傳輸功率,滿足監管要求。因此,Wi-Fi子系統必須提供便利或自動化方法來控制傳輸功率,使物聯網設備能夠以最大傳輸功率水平傳輸,同時避免違反任何法規(FCC、ce等)。)。)規定。
接收靈敏度
接收靈敏度是指設備接收接入點信號的能力。優秀的接收靈敏度和優秀的發射功率是保證通信距離的關鍵。有些Wi-Fi設備有內置算法,在處理輸入信號時可以比其他設備提供更好的信噪比。因此,在為物聯網產品選擇Wi-Fi設備時,應充分考慮接收靈敏度。
鏈路預算
鏈路預算也將對通信距離產生重大影響。
發射功率、接收靈敏度和環境因素共同決定了兩個無線設備之間的鏈路預算。假設一臺設備的發射功率比另一臺設備大3dBm(分貝毫瓦),靈敏度為-3dBm。這將使鏈路的預算增加6分貝。鏈路預算每增加6分貝,通信距離就會增加一倍(見圖)。
波束成形傳輸
波束成形傳輸用于定向聚焦傳輸功率,這有助于改善聚焦方向上的通信距離。例如,如果物聯網設備支持波束成形傳輸,它們可以連接到更遠距離的接入點。然而,并非所有無線設備都支持波束成形傳輸。波束成形技術最早出現在802.11n標準中,但最終如何實施由制造商決定。這帶來了互操作性問題。在802.11ac標準中,這個特性在WLAN規范中有很好的定義,可以實現互操作。因此,11ac是提高無中繼通信距離的必要條件。

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