發布時間：2024-01-08 已被瀏覽 727 次
市面上已有不少種類的物聯網方案，例如藍牙、NB-IoT、ZigBee、4G、5G、Wi-Fi等，每種連接技術都會找到自己的位置。客戶、消費者選擇它們時主要考慮幾個因素：①性價比，②由整個大環境來決定，因為基礎設施的布設對于應用的影響也很大。
Wi-Fi已有20多年的發展歷史，優點是已經普及到家庭生活中，相比其他無線連接的布局更加廣泛。但是自從Wi-Fi技術出來之后，陸陸續續地，一些新的聯網技術也出現了，例如低功耗藍牙（BLE）、ZigBee等。為什么Wi-Fi無法完全覆蓋所有的應用？因為Wi-Fi本身最致命的弱點是功耗較高。
Wi-Fi剛出現的時候，很多產品不是電池供電的，但現在很多產品需要電池供電，而且永遠在線，這時很難用Wi-Fi，所以通常用ZigBee或藍牙等其他技術方案來代替。但是這樣的代替也有問題，例如在大數據傳輸的時候要花費不少時間，連接需要通過網關等。
1 何為Wi-Fi真正的低功耗
很多公司推出了所謂的低功耗Wi-Fi，但不是真正的低功耗。①有的犧牲了Wi-Fi的一些功能或者規范，例如信號的發射強度或接收的范圍縮小等，使得它的功耗比較低了。②成本也要合理。2017—2018年期間，美國一家公司做出來了一款低功耗的Wi-Fi芯片，后來那家公司不見了（注：可能是合并了），因為它的整個成本差不多是普通Wi-Fi的7~10倍。所以一款芯片盡管性能優異，但如果滿足不了市場能承受的成本，也很難生存。③易于開發應用，以縮短開發時間。很多應用例如智能門鎖，之前很少客戶用Wi-Fi，因此客戶面臨著Wi-Fi應用的困擾，需要小到從Wi-Fi的設計到智能門鎖的云平臺連接的解決方案，以縮短開發周期。
2 Wi-Fi低功耗的目標應用場景
如果把Wi-Fi的根本弱點解決掉了，真正的低功耗Wi-Fi芯片有望用于智能門鎖、家用攝像頭、溫控器、傳感器、智能手表和手環等應用中（圖1）。這些應用的特點是有的需要“保持聯網”，因為如果不需要保持聯網狀態，其實以前的Wi-Fi芯片也是可以用的，但是有些Wi-Fi攝像頭或者門鎖等有關安防的部分需要永遠在線；再一類應用場景是消費者認為花費幾秒的時間來聯網下載數據太麻煩。
● 門鎖組裝的時候電線拉進來是很困難的，所以以前的智能門鎖大部分不會用到Wi-Fi，通常是用“BLE+AP（無線接入點）上的網關”，或者“ZigBee+網關”方式。如果用低功耗的Wi-Fi，智能門鎖聯網直接用家里的AP聯網就可以了。例如，三星的門鎖之前是用BLE來做聯網，后來用Dialog半導體公司的Wi-Fi芯片來聯網。
● Wi-Fi家用安防攝像頭。其使用場景是例如你在外面，想看看屋里或屋外的情況，你可以用手機聯網觀看；或者屋外有一些動靜，攝像頭里的感應器感應到了并拍攝，傳給用戶的手機或者云平臺。一大挑戰是視頻拍攝之后，大容量的數據要傳出去時必須要用寬頻的聯網工具，這時最好的方式就是Wi-Fi。所以以前Wi-Fi攝像頭的充電電池的容量很大，或者經常要充電或更換電池。
● 溫控器，或家用、辦公室用的溫度控制系統。如果用低功耗Wi-Fi，功耗可以做到和藍牙很接近，按照使用30次/天來看，可以有3年以上的電池續航能力。
● 各種傳感器。在持續保持聯網的情況之下，還要用一些小的電池來運行，不用網關來跟AP連接。
● 智能手表和手環。現在智能手表和手環的功能越來越復雜，要處理的數據量也越來越大，也經常需要系統升級，若用藍牙BLE，往往需要花費一定的時間來傳輸數據，但消費者的心態是什么都要快。
● 智能電子筆。電子筆寫字之后直接聯網，傳輸到云平臺，可以廣泛用到教育、金融、媒體等行業。智能電子筆上通常放4G模塊或BLE的無線連接方案，現在可以用低功耗Wi-Fi來替換。
3 Dialog低功耗Wi-Fi芯片的應用效果
Dialog低功耗Wi-Fi芯片——DA16200，Dialog半導體公司連接和音頻市場部市場營銷總監崔南岫介紹了其突破性的性能改善。
● 智能門鎖。除了聯網部分外，門鎖里的馬達等其他產品的功耗也很大。為了做智能門鎖的聯網，如果用一般的Wi-Fi，不到1個月就需要換電池或者做其他的操作。如果用了Dialog的DA16200解決方案：門鎖每天開關20次的情況之下，4個5號(AA)干電池可以用到1年以上的時間，Dialog測試的實際數據是能持續使用14個月。
● 安防監控攝像頭。如果10 MB的HD（高清）視頻，在每天5次使用的情況下，4 000 mAh的電池可以持續用到1年以上的時間。
● 溫控器。若一天使用30次，可以有3年以上的電池續航能力。
● 溫/濕度傳感器。使用1 440次/天，即每分鐘采集1次，使用2個7號(AAA)干電池，可實現4年以上的電池續航能力。
4 DA16200超低功耗Wi-Fi芯片的性能分析
DA16200芯片的主要特點有3個：①在保持聯網的狀態下，可以做到其他芯片做不到的低功耗。②完全符合Wi-Fi規范，且不是一個單獨承擔射頻的芯片，里面還有CPU、Wi-Fi協議。③高安全性。
1）低功耗。DA16200是專門針對使用電池供電的產品而開發出來的。其專利技術叫VirtualZero?。
具體地，首先是睡眠的狀態有非常明顯的優勢。在睡眠模式3“保持網絡的連接下”，也加載網絡證書和保持網絡在線，應用、AP和云平臺三方一直能保持連接。Wi-Fi的特點是如果沒有工作，沒有給AP一個信號“我是活著的”，會把它踢掉。但是DA16200解決方案里不會讓它踢出去，能一直保持在線的連接，而且可以做到非常低的功耗（如圖）。
在低功耗方面，除了睡眠模式的改進，還有其他的改進，例如射頻部分。
所以，新的DA16200在發射/接收信號時，以及聯網狀態時，與競爭對手芯片的低功耗做到的程度差距很大。
2）完整性。Dialog的DA16200芯片另外一個特點是完全集成的Wi-Fi SoC芯片，里面有CPU、SRAM，而且完全滿足了Wi-Fi 的整個規范，包括射頻的靈敏度、傳輸的距離等，甚至和市面上常規的Wi-Fi相比，Dialog的靈敏度和傳輸距離更有優勢。
3）安全性。實際上，很多物聯網設備在低功耗模式下更加容易受到攻擊，因為它關閉了一些重要模塊。DA16200在“睡眠模式3”的情況下會保持網絡連接、加載網絡證書，此時怎么保證安全性？崔南岫稱，此時盡管該芯片的加密系統是暫時不工作了，但是它會聽路由器是否有信息發送過來，保持一直在監聽的狀態；如果路由器發信息過來，會再次用加密系統來加密，并通過路由器跟服務器通訊。
此外，DA16200還有如下特點。
DA16200是Dialog的第二代低功耗Wi-Fi芯片。之前Dialog有超低功耗的FC9000。新的DA16200的功耗只有上一代的1/3；處理器方面，上一代是Arm Cortext-M0，第二代用了Arm Cortext-M4F；芯片的尺寸也變小了，以前是7 mmx7 mm，現在的芯片QFN封裝是6 mmx6 mm（圖3），fcCSP封裝的是3.8 mmx3.8 mm。
4）低成本。BLE芯片通常很便宜，如果為了要換成Wi-Fi，需要5、6倍的成本的話，就沒有客戶想換了。不過，現在二者的差距不是很大，DA16200比“網關+BLE”的成本便宜很多。
5）兼容性。Wi-Fi的另一個困擾點是市面上有很多種類的路由器，有些Wi-Fi和路由器不太匹配，功耗上也有變大的，而Dialog與眾多種類的路由器做過測試，一些是客戶要求測的，一些是Dialog內部累積下來的know-how（訣竅），所以Dialog在幾百種路由器上測試過。
Wi-Fi低功耗是大勢所趨，我們的目標簡單明了：低功耗，不犧牲任何Wi-Fi的性能，低成本。
