安信可Ai-M62系列Wi-Fi 6模组性能分析

描述

2023年11月16日,小米IoT生态伙伴大会在北京圆满举行。本次大会汇集了IoT行业的顶尖技术专家进行分享和交流,进一步推动IoT行业的创新和发展,打造IoT的互联互通体验,助力产业的共同进步与发展。

小米作为物联网行业的领军企业,对Wi-Fi模组的投入和研发也体现出其对物联网市场的重视。

据官方数据,截至目前,小米已成为全球最大的消费级IoT平台,连接设备数已达6.55亿台,拥有5个及以上小米IoT设备的用户已达1300万。

同时,小米IoT是目前覆盖品类最全的生态系统,拥有200+大类智能家电,实现覆盖95%以上的生活场景。

近年来,诸如NB-IoT、5G、Cat.1、LoRa等新型无线通信技术逐渐受到关注,但Wi-Fi仍然是当前物联网市场的主流通信方式。

在早期,Wi-Fi模组主要应用于手机和平板电脑等设备中,但随着物联网的兴起,Wi-Fi模组的重点已逐渐从手机、平板向物联网迁移。这一变化对Wi-Fi模组本身来说是向低功耗转型的开始。

据发布会现场了解,小米最新的Wi-Fi 6模组搭载了博流智能科技(南京)有限公司开发的芯片,其中BL616型号凭借多项技术优势受到关注。

BL616是一款适用于超低功耗应用的 Wi-Fi 6 + Bluetooth 5.3 (LE) + 802.15.4(Zigbee/Thread) Combo芯片,内置最高主频320M的32位RISC-V CPU,并带有浮点单元和DSP单元,为物联网应用提供了业界领先的无线和计算性能。   此外,芯片具有丰富的外设接口,包括 USB2.0、SDU、SD/MMC(SDH)、SPI、UART、I2C、I2S、PWM、GPDAC、GPADC、ACOMP 和GPIO等,可以应用于音视频等多媒体领域和工业领域。

01Wi-Fi 6路由器的大面积普及

自1999年Wi-Fi技术问世,已发展出7代技术。在智能家居领域中,使用最多的是Wi-Fi 4(802.11n)。

为什么不用Wi-Fi 5呢?

Wi-Fi 5(802.11ac)主要工作在5.8GHz频段,穿墙能力及覆盖范围较2.4GHz弱,对智能家居设备来说并不友好。

随着各大品牌推出Wi-Fi 6(802.11ax)路由器,并将价格顺利打到200元以内后,这件家庭刚需的产品迅速完成了升级换代,根据AVC线上监测数据,2021年1~9月Wi-Fi 6路由器的销量占比便超过了47%,并每年持续快速增长。

路由器

图来源:奥维云网公众号

智能家居单品平均使用寿命在3~5年,现今每个家庭中接入路由器的设备数量,轻松超过几十个,在更新换代的过程中,Wi-Fi 4与Wi-Fi 6设备,不可避免地面临共存。

尽管终端用户可能并不会深究Wi-Fi 4与Wi-Fi 6的技术差异,但当Wi-Fi 6占据了用户的心智后,“买新不买旧”的想法将快速延伸到智能家居单品上。

而过去是“小甜甜”的Wi-Fi 4设备,将被Wi-Fi 6设备冲击成“牛夫人”,在长期共存环境下,以下三点弊端凸显,将会直接影响终端用户对Wi-Fi 4设备的使用体验。

传输速率降低

Wi-Fi 4设备虽然可以在Wi-Fi 6路由器下兼容运行,但因其协议原因,无法使用OFDMA(全称Orthogonal Frequency Division Multiple Access,正交频分多址)及MU-MIMO(全称Multi-User Multiple-Input Multiple-Output,多用户-多输入多输出)的特性,只能遵循轮询的方式进行通信,与其中一个设备完成数据通信后,才会和下一个设备进行通信,倘若出现“坏点”,则会直接拖慢整个网络的速度。

而Wi-Fi 6设备则可以使用上述特性同一时间进行多设备的通信,效率更高,传输速率更快,理论上Wi-Fi 6的传输速率是Wi-Fi 4的32倍,路由器更多的资源会分配到Wi-Fi 6设备上。

● 在终端用户处的直观感受就是,家里之前的设备怎么不好用了,网络响应越来越慢了,该考虑换新款了。

安全性问题暴露

Wi-Fi 6支持WPA3加密协议与IPv6,这比绝大多数Wi-Fi 4设备使用WPA2加密协议与IPv4更安全。当Wi-Fi 6与Wi-Fi 4设备共存时,安全性较弱的Wi-Fi 4设备,就很容易成为网络攻击的首选目标。

● 这在家庭监控摄像头、智能猫眼等设备上尤为重要,一旦摄像头被破解,就会带来隐私泄露的重大问题。

功耗差异巨大

TWT技术(全称Target Wake Time,目标唤醒技术)允许设备自行规划与路由器的通信,安排何时接收或发送数据,减少了设备在活动状态下花费的时间,延长了电池寿命。该项技术也是Wi-Fi 6的重要特性之一,可以使设备的功耗比Wi-Fi 4降低50%甚至更多。

● 在传感器、门锁等需要电池进行供电的设备中,更低的功耗意味着更长的待机时间,可大大提升终端用户的使用体验,避免频繁更换电池的烦恼。

随着搭载Wi-Fi 6模组的设备进入家庭,Wi-Fi 4设备的使用体验无疑会不断下降,就像被外卖打败的泡面,并没有做错什么,只是技术更新和被时代所选择。

02安信可Wi-Fi 6模组:

Ai-M62系列,与小米同“芯”

Ai-M62 系列模组搭载小米同款的博流BL616芯片作为处理器,支持Wi-Fi6/BLE5.3/Thread共存,支持Wi-Fi 802.11b/g/n/ax协议和BLE 5.3协议。

BL616芯片内置低功耗的32位RISC-V CPU,最高主频可达320M. 丰富的外围接口,包括USB2.0、SDU、SD/MMC(SDH)、SPI、UART、I2C、I2S、PWM、GPDAC、GPADC、ACOMP 和GPIO等。

软件继承与硬件延续

基于安信可的Combo AT指令集及硬件封装延续特性,客户可以无缝进行模组切换,从而将产品升级为支持Wi-Fi 6的设备。

● 假设用户之前使用的是ESP-12F,可以直接升级为Ai-M62-12F,无需反复投入硬件与软件资源,实现快速迭代。

高传输速率

高清摄像头、智能门锁中的视频锁、智能猫眼等家家必备的智能单品需要实时传输高清视频,倘若继续使用Wi-Fi 4模组,那么可能会受到兼容性的影响,被其他Wi-Fi 6设备挤占带宽,从而导致视频卡顿。

● Ai-M62系列模组支持 20/40MHz 带宽,最高速率 229.4 Mbps,这对于需要传输大量数据或高清视频的智能家居设备来说尤其有利。

OFDMA与MU-MIMO

面对一个家庭场景下动辄几十个的设备接入时,支持Wi-Fi 6的Ai-M62模组可以更好的利用ODFMA与MU-MIMO特性,进一步提升设备的响应效率,带来更好的体验。

● OFDMA的全称是正交频分复用多址。相当于把一条大路划分成了并行多个车道,通行效率自然就大幅提升了。支持多个用户在同一时刻共享所有子载波,数据被统一打包,共同装车,发货速度大大提升。

●Ai-M62系列模组支持20/40MHz带宽。 以20MHz带宽为例,经过子载波分配,20MHz可以最多支持9个设备同时接入,40MHz则可以支持18个设备。

路由器

路由器

强悍的射频性能

Ai-M62系列模组搭载安信可自研的板载天线,射频性能强悍。例如安信可Ai-M62-12F模组在国家CNAS认证实验室睿班实验室进行了专业的射频测试,输出功率最大可达22dBm;而Wi-Fi 4模组ESP-12F,最大输出功率仅为17dBm。

这可能意味着以往使用Wi-Fi 4模组仅能穿墙一堵,无缝升级为Wi-Fi 6模组,可以穿三堵墙,用户体验大大提升。

▼Wi-Fi 射频性能表

路由器

(Ai-M62-12F模组参数)

路由器

(ESP-12F模组参数)

▼BLE 射频性能表

路由器

(Ai-M62-12F模组参数)

▼天线增益和效率

路由器

(Ai-M62-12F模组参数)

更低功耗

Ai-M62系列模组支持Wi-Fi 6,Wi-Fi 6的重要技术特性之一就是TWT,基于此,可以为终端设备带来更好的体验。模组在3.3V的电源,25°C的环境温度下,测得DTIM10功耗为120μA,即使是主打低功耗的Wi-Fi 4模组,其功耗也要达到260μA左右。

● 根据客户需求,M62系列模组的功耗还可以持续优化,预计可达到100μA以内。

倘若以4200mAH的门锁电池来换算,Wi-Fi 4设备的待机仅能达到1年半左右,Wi-Fi 6设备的待机时长可达3年。这对于使用电池供电的智能家居设备如传感器、门锁、摄像头等尤为重要。

高安全性,稳定传输

支持手机远程解锁的智能门锁,与家用监控摄像头,对安全性的要求就会更高。使用安全性更高的模组,避免信息被窃取,增加家庭的安全性。智能摄像头则无需担心数据传输被远程破解,造成隐私泄露。

高效的数据处理和解密

支持XIP QSPI On-The-Fly AES 解密 (OTFAD),可以在数据传输过程中直接进行解密,而不需要先传输到处理器再进行解密操作,这可以大大提高数据传输和解密的效率。

数据安全

支持TrustZone和多种AES加密模式,可以确保数据在传输过程中的安全性和完整性,防止数据被窃取或篡改。

强大的哈希算法

支持MD5、SHA-1/224/256/384/512等哈希算法,可以用于数据验证和保证数据的真实性。

真随机数生成

支持TRNG(真随机数生成器),可以生成真随机数,可以用于生成加密密钥等需要随机性的操作,增加数据的安全性。

支持BLE5.3,配网更方便

Ai-M62系列模组支持BLE5.3,这为产品带来了更舒适的配网体验,降低终端用户的使用难度,提升设备的上云数量。

安信可为客户提供自研的配网助手APP,同时可以将源码开放给用户使用,快速集成自己的配网APP或小程序,提升产品竞争力。

在本次大会上,小米宣布Vela面向全球软硬件开发者正式开源,小米Vela致力于打通所有应用场景、打通碎片化的IoT应用,带来了AIoT万物互联时代的极致上网和使用的智能超体验。安信可Ai-M62系列模组支持接入小米Vela平台,可以帮助全屋智能设备统一协议,作为高性能的嵌入式Wi-Fi 6无线通信模组,具备传播速率快、延时低、设备连接数量多、抗干扰能力强等特点,响应更快、连接更稳、交互更流畅,帮助用户实现不同智能设备间的互联互通。

Wi-Fi 6作为未来的趋势,市场上基于Wi-Fi 6网络标准的产品增多,Wi-Fi 6通信网络的模组产品的需求也会逐渐扩大。安信可将研发和产出更多优质产品,为无线通信连接助力。

审核编辑:汤梓红

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