是谁带来了万物互联时代?我们最应感谢的是射频技术

电子发烧友网工程师 发表于 2018-04-11 09:01:00 收藏 已收藏
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是谁带来了万物互联时代?我们最应感谢的是射频技术

电子发烧友网工程师 发表于 2018-04-11 09:01:00

我们所有人都接触过古老且令人扫兴的射频技术。作为网络专业人士,我们都清楚射频技术带来的乐趣,而且每年的这个时候都会有足够的预测性文章让我们对未来感到兴奋不已。

如果说万物互联奏起新年乐章,可能就会变成这样。

射频的历史

第一波射频概念出现在 20 世纪 80 年代,那时蜂窝通信、Wi-Fi 和汽车连接性技术尚不成熟。射频历史悠久,如同天空中湿漉漉、灰蒙蒙的雾霾。

只有三个人拥有 1G 或“第一代”移动手机,而其中两人还是实验室工作人员。第一代蜂窝网络采用模拟无线电信号,之后的每种网络都是数字网络。

20 世纪 90 年代出现了 2G,而圣诞节我们总是会遭遇通话掉线和参差不齐的网络覆盖。当今射频行业仍在努力克服这些问题,因为我们与无线基础设施提供商和智能手机制造商合作,以期在全球每个角落提供可靠的网络覆盖。

在千禧年到来之际,我们迎来了无处不在的 Wi-Fi 技术。该技术最初被称为“802.11”,依据 IEEE 标准。

不知怎么从未流行起来……

首先是 802.11,后来又出现了 802.11b/a/g/n。记住,在出现 802.11ac 和 802.11ax 之前,“a 后面是 g,且位于 b 后”。早期的 Wi-Fi 标准几乎没什么用,传输速率低且覆盖范围只有 10 英尺,但是在采用 802.11g 标准后,利用率大幅提升。苹果公司推出了 AirPort,而英特尔则发布了将 Wi-Fi 内置于笔记本电脑中的 Centrino®,实现了联网革命,并消除了对插入式 Wi-Fi 卡的需求。

与此同时,汽车行业也经历了一场射频革命。据 Autoweek 称,20 世纪 90 年代,“工厂预装的蜂窝电话是高端豪华汽车领域非常受欢迎的可选设备”。

稍等,我开的奔驰有来电。

射频的现状

第二波射频概念出现在 2017 年,那时蜂窝通信、Wi-Fi 和汽车连接性技术正以史无前例的速度发展。

我们顺利地从 3G 和 4G 时代来到超高速的 4G LTE 连接时代。当今的技术将几乎所有需要的智能手机射频元件组合到单个高性能射频前端模块中,而尺寸仅有几个米粒大小。小巧的尺寸使得智能手机联网速度更快,体积更轻薄,同时具有更长的电池续航时间和更强大的功能。

想象一下如果采取其他方法会怎样?

“煤渣砌块式芯片组在满足当今智能手机的重量和尺寸需求的同时,巧妙地设计了两个方形孔,使得用户用一只手就能握住手机,而不是两只手。”

相反,蜂窝网络面临的最大挑战就是扩大覆盖范围,提高上传和下载数据速率,以及防止频段之间相互干扰。利用载波聚合、大规模 MIMO 和波束成形等技术,射频行业将可帮助无线基础设施提供商和智能手机制造商解决这些问题。

Wi-Fi 也得到了发展。最新的 802.11ax 可实现 9.6 Gb/s 的最高原始数据速率。相比而言,802.11b 的数据速率仅为 11 Mb/s。

使用 Wi-Fi 时,用户希望网络能够满足他们对性能和覆盖范围的需求。802.11ax 可通过在 2.4 GHz 或 5 GHz 频段中使用尽可能多的信道同时满足这两种需求。结果吞吐量为 802.11ac 的 4 倍之多,且可实现住宅或建筑的全面覆盖和每个房间的最优网络性能。

现今,我们正在实现车联网。汽车制造商目前可为车辆提供 GPS 导航、卫星无线电、Wi-Fi 连接性、蓝牙乃至 4G LTE 蜂窝套餐。汽车即将通过 4G 和 Wi-Fi 网络实现车对车及车对基础设施的通信,以避免发生事故,而我们亦将在看到自主驾驶的第一缕曙光。

射频的未来

第三波射频概念将出现在 2025 年圣诞节,那时智能手机已完全实现智能化。高度集成的射频解决方案将使我们能够重新设计智能手机的外形尺寸,并实现空前的速度和性能。

1G、2G、3G 和 4G 已被 5G 所取代,新一代无线网络有望将移动设备和物联网 (IoT) 设备的速度提高 10 倍,并实现超低延迟。首批系统有可能在 2018 年面市,从一开始就采用固定无线接入 (FWA)。FWA 将在蜂窝基站和一些“固定”位置(如位于拥挤体育馆内的小基站)之间通过毫米波 (mmWave) 频谱实现 5G 速度。

想象一下数千名粉丝在无需等待网络缓冲的情况下观看现场直播视频。

最后,毫米波将于 21 世纪 20 年代早中期应用于移动领域。与此同时,您的智能手机屏幕上预计将更频繁地出现 LTE 图标。

802.11ac 和 802.11ax Wi-Fi 将继续支持智能家居。我们将看到越来越多的 4K/高清视频,还有智能电器、恒温器、传感器和锁具,只要这些设备能够互相通信,就能够在出现节能、漏水和非法闯入的情况下提醒我们。

故事的结局是这样

目前,物联网设备采用 IEEE 802.15.4、Zigbee® 3.0、Thread 和蓝牙低功耗 (BLE) 等语言进行相互“对话”。未来,我们希望能够出现一个统一的无线标准。但是以防万一,通过允许以多种语言进行沟通,我们的工程师应该能够“经受时间的考验”。

802.11p 将是 Wi-Fi 的未来,即车对车(V2V) 和车对基础设施 (V2I) 之间闪电般通信的 IEEE 标准。802.11p 将建立一个无线车联网,避免事故与刹车,提高交通效率,丰富信息娱乐等。

无人驾驶汽车将采用 802.11p 和 5G 实现超低延迟的实时连接。随着车对车及车对基础设施的信号延迟缩短至几毫秒,“无人驾驶”汽车将更加安全、性价比更好且更受欢迎。

射频将继续改变我们的许多工作和生活方式。当您在树下通过 Alexa 设备享受假日时光时,一定要感谢射频技术。

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