Wi-Fi 6将简化汽车连接

文章：FredrikLönegård和彼得卡尔斯森

车辆中的无线连接在十年前开始，使用简单的蓝牙和Wi-Fi功能，但在过去几年中急剧增加。它开始使用简单的蓝牙免提配置文件（HFP），也许是Wi-Fi热点。启用蓝牙音频流（A2DP），以及多角色，多功能Wi-Fi和支持Wi-Fi的屏幕共享。

最近，更高级的功能已经消失了主流，包括无线传感器数据收集，超空气固件更新，连续数据上传，电动车辆电荷控制和局部网络连接，例如在停车场中。

对无线数据传输的依赖性只会继续增长。由于自主驾驶系统进入不同阶段的市场，我们将看到汽车与基于云的系统之间的数据传输需求增加，具有类似的车辆到车辆（V2V）连接的带宽增长。车辆到一切通信（V2X）由其自己的专用Wi-Fi的解决方案（IEEE 802.11p / BD）具体处理，潜在地组合，较长的运行，蜂窝V2X（C-V2X）。

图1今天的车辆已经存在了几种无线技术，并且遵循更多。

然后有车内娱乐 - 过于受欢迎，并且在带宽要求方面，太需要忽视。这爱立信移动报告预测，2019年第三季度，移动视频流量将继续以每月的63％和38个exabytes在2019年第三季度增长，占所有移动数据流量的75％，每月160％的每月160％。这次视频娱乐的一部分增加预计将在汽车中消耗，因为车载展示正在变得更加流行，信息娱乐系统正在改善。

这是挤在车里

随着无线连接的汽车应用领域的数量和用例生长，信号拥塞风险也可能影响性能。降低此类系统降级正变为巨大的应用混合，每个应用程序都有一组特性和系统要求，对Wi-Fi系统如何处理其资源的需求较高。

Wi-Fi 6，最新一代的Wi-Fi技术进入汽车竞技场，承诺通过加速和简化汽车连接来解决这些新兴挑战。在未来几年中，预计Wi-Fi 6（在标准化社区中也称为802.11AX）将成为许多汽车系统元素的关键推动因素，包括信息娱乐单元，远程信息处理控制单元和高级驾驶员辅助系统。阿比研究估计，2023年的汽车Wi-Fi芯片组的50％（3500万辆）和70％（5000万个单位）到2024年，将是Wi-Fi 6。

图2车辆中和周围的越来越多的用例竞争相同的频谱和资源，增加了信号拥塞和性能降低的可能性。

未来的解决方案

蓝牙和原始802.11b / g Wi-Fi在2.4 GHz频段中运行，在那里它们竞争相同的频谱资源。由于带宽对新兴的Wi-Fi使用情况的需求增加，在2.4 GHz和5 GHz频带的组合中，在5 GHz频段中正在解决越来越多，或者，一旦Wi-Fi 6e变得可用新的6 GHz乐队。随着更多数据流量迁移到更高频率，它将释放2.4 GHz频段上的资源，从而进一步扩展低成本，低功耗蓝牙连接。

除了依靠蓝牙和Wi-Fi外，使用提供改进的用户体验，安全性和安全性的情况，应该能够利用4G和5G的蜂窝技术，以更长的范围和更广泛的覆盖，具有高数据速率和低延迟。在数据速率非常高的情况下，许多汽车在有限的地理区域内，蜂窝和Wi-Fi可以同时运行。在使用案例中，Wi-Fi预计是主导承担者 - 在车库，燃气或充电站或停车场 - 它将能够自己处理高数据速率。

这些无线功能的价格，以及他们带来的性能和功能的增加将是车辆的更高功耗。但是，最新的无线标准，芯片组演化和高效软件协议的进展将为车辆提供方式，以提供超出早期“轮子上的智能手机”概念的功能。

Wi-Fi 6修复

预计Wi-Fi 6将成为完全连接汽车的事实上无线接口。其前身最显着的改进是增加的频谱效率，提供了沟道容量的最高倍数增加。这将允许其为每个接入点提供更多客户端，或者能够实现新的高带宽使用情况，例如流超高分辨率视频。Wi-Fi 6的灵活性使得更好地适用于使用较小的数据块的客户服务，而无需保留不必要的开销。

此外，虽然以前版本的Wi-Fi是针对少数客户的需求，但主要是在室内，Wi-Fi 6的重点是在更多拥挤的环境中对多种客户的体验质量。对于汽车用例特别感兴趣，将改进它在较长范围内带来的改进和室外更好的覆盖范围。

Wi-Fi 6有效地支持低带宽流量的能力使其适用于低复杂性，对IOT段的低功耗基于Wi-Fi解决方案。在这种用例中，目标应用程序将使用低功耗，低成本芯片实现限制为20 MHz带宽。

在引擎盖下看起来

Wi-Fi 6如何做到这一点？对于一个，它使用上行链路和下行链路中的正交频分多址（OFDMA）数字调制方案。通过将每个OFDMA传输信道划分为可以从接入点向多个用户兼容的小子通道（资源单位），它增加了可以同时通信的用户数。此外，它还减少了争用和序序开销，特别是对于许多网络中普遍存在的短数据包。

然后，OFDMA使用更长的正交频域复用信号，通过在各个符号之间添加更长的循环前缀，提供了改进的子信道和更高的多径衰落的电阻。与新的PHY标题一起，这提供了户外环境的增强稳健性。

Wi-Fi 6还在上行链路和下行链路中使用多达8×8多用户多输入多输出（MU-MIMO），以提供更高的吞吐量，具有更多的空间流和1024正交幅度调制（1024-QAM）短距离较高的峰值吞吐量。

其他功能包括空间重用，也称为BSS着色，这允许多个具有相同“颜色代码”的通道来组合到发送消息。且目标唤醒时间（TWT）允许客户通过空闲时输入低功耗模式来节省电量。

图3.利用OFDMA数字调制方案，Wi-Fi 6通过将每个传输信道划分为可以从接入点与多个用户同时的小子通道划分为小的子信道来增加带宽容量。（来源：英特尔）

由于能力和灵活性增加，带宽更高，更广泛的覆盖率，我们预计这一新的无线标准将由汽车行业接受。如何，精确地，单个OEM和第1级决定实施它仍有待观察。Over the years we’ve seen how different manufacturers have moved in slightly different directions in how they partition multiple Wi-Fi systems within the vehicle: either according to their functionality or application (telematic control unit, in-vehicle infotainment, advanced driver assistance systems, electric vehicle charge controlling), a cost-optimized combination of uses, or a more physical deployment, e.g. communication inside or outside the vehicle. This diversity of approaches was to be expected, as the technology is evolving in parallel with the increasing number of use cases and areas of use.

对于如何实现Wi-Fi和蓝牙解决方案本身，也是如此。一些制造商更喜欢芯片板实施，其中Wi-Fi芯片通过Tier 1s或OEM本身集成在PCB解决方案内。在极少数情况下，这可以提供更优化的材料清单更优化的材料更加定制或灵活的解决方案。然而，在大多数情况下，来自第三方供应商的预认证模块为汽车制造商提供了更多优势，包括减少的开发时间，简化的PCB和设备设计，更容易迁移到下一代技术。万博投注网址这些优势使得市场安全，提高整体直接和间接成本，降低风险。

Wi-Fi 6：带宽拥挤的解毒剂

随着汽车制造商继续提供日益先进的安全性，舒适度和便利性，Wi-Fi作为可靠的无线连接的关键推动力的作用将继续增长，以便在以外，超越和车辆中的使用案例列表扩展。目前的Wi-Fi技术将在迄今为止的历年中仍然相关，但他们将无法满足对和超型连接性的不断增长的需求。通过增加带宽能力，Wi-Fi 6将通过为每个接入点提供更多客户来增加拥挤的解毒剂，并启用新的高频带法案例，同时在户外扩展覆盖范围。

FredrikLönegård.是U-Blox的产品中心短程收音机的高级产品营销经理。

Peter Karlsson.是U-Blox的产品中心短程收音机技术领导。