802.11ax 連接在汽車環(huán)境下的價值主張

如今，社會對于實時的數據訪問非常依賴，而這對相關的通信技術提出了新的更高的要求。從根本上說，人們希望在任何地方都能獲得與在家中完全相同的數據連接性能，其中一個非常重要的場合就是在車上，因為人們每天很多時間都在車上度過，包括上下班通勤和外出休閑旅行。

想要實現車輛無線通信，必須滿足三個關鍵標準。首先，連接必須足夠快速，支持所需的數據速率，從而能夠提供精彩的多媒體服務。其次，即便是在比消費類電子行業(yè)要求更為嚴苛的環(huán)境中，也要提供高可靠性。最后，必須具備更高的安全級別，以確保數據傳輸/接收的安全。

隨著道路上越來越多的汽車開始采用先進的無線連接，并因此帶動數據消費的飆升，獲取充足可用的無線介質已成為一項重大的技術挑戰(zhàn)。車輛必須與附近的其他車輛共享網絡，而在高度擁堵的地段，可能會有數百輛這樣的車輛。

采用 LTE/5G 通信技術是解決這個問題的有效途徑。然而，該方法的經濟可行性仍存在問題，因為其依賴于授權無線網絡的使用。這可能會帶來財務費用的增加，并對與不同服務相關的商業(yè)模式的可行性造成不利影響。

新一代Wi-Fi 標準802.11ax是理想的替代方案。新的802.11ax標準針對高用戶密度場景進行了優(yōu)化，相較于先前的Wi-Fi 技術，可以顯著提高網絡容量和頻譜效率。該標準還添加了Wi-Fi OFDMA調變，以同時處理大量數據流，并通過對多通道 MIMO (MU-MIMO) 的支持來實現顯著提升整體覆蓋范圍。

相較于采用移動網絡，基于 802.11ax的車與基礎設施的通信（V2I：Vehicle to Infrastructure）更具成本效益。此外，它所支持的更低延遲意味著通過在附近車輛或基礎設施之間傳遞信息，實時發(fā)出警報（或通過車輛的 ADAS 系統(tǒng)），可以提醒駕車者注意異常的路況，如前方道路有事故等。駕車者從而能做出及時的反應，避免潛在的危險。另外，這種連接亦可用于進行遙測和分析。通過實時安全地傳輸車輛眾多傳感器的數據到云端，汽車制造商可以對這些數據進行分析，以便核查性能指標、預估下次維修時間或是識別需要立即處理的任何嚴重問題。車輛作為一個 802.11ax 基站 (STA)，能夠將此類數據上傳到附近的任何一個802.11ax 接入點 (AP)，且不會發(fā)生因接入點的帶寬不夠而出現延遲的問題。802.11ax 支持 OFDMA 和 MU-MIMO 技術，允許與其它各方共享介質，而非爭奪介質，使得空間、頻譜和時間利用均有所提升。

802.11ax 連接可以交付的另一項功能是在車輛出廠后進行固件無線更新。車輛總是在不斷地進行改進，汽車制造商希望在汽車的使用壽命中及時實現這些新功能，但汽車在路上行駛多年，更換周期也遠超智能手機等產品。以往進行更新時，需要將車送回經銷商處，然后通過有線接口進行更新，這對車主而言不僅非常不便，而且必須由技術人員現場進行操作，產生的成本費用也相當可觀。通過無線網絡定期進行固件更新無疑提供了一個更好的選擇，車主所需要的只是足夠的帶寬和安全性。

利用安全可靠的無線平臺同時對所有相關車型進行此操作，可以讓汽車制造商獲得更多的物流和經濟效益。同時，車主們也對此贊賞不已，因為他們不必花時間在繁忙的日程中把車輛送回經銷商處進行更新。即使在汽車售出前需要更新，例如車輛在港口等待運出，或停放在生產工廠的停車場等待運出，與直接的物理接觸相比，無線更新的優(yōu)勢也是顯而易見的。運營效率要高得多，承擔任務所需的人力資源要少得多，節(jié)省了大量的時間和費用。

現在讓我們回到車上的乘客及其需求上。車上需要安裝的 Wi-Fi 端點數量正在急劇增加，連接也要隨之發(fā)展。與前幾代技術相比，802.11ax 接入點能夠連接更多的手持設備（得益于其 OFDMA 功能），從而允許傳輸數字娛樂等內容，同時仍然確保獲得優(yōu)質的用戶體驗，避免出現任何讓人沮喪的情形。

圖 1： Marvell 的 88Q9098 802.11ax Combo SoC

針對互聯汽車市場，Marvell推出了業(yè)界首款802.11ax Wi-Fi無線連接解決方案88Q9098。該SoC滿足汽車行業(yè)AEC-Q100 2級要求，集成2x2 加 2x2 同步雙 Wi-Fi、雙模藍牙 5/ 藍牙低功耗 (BLE) 和 802.11p ，并支持千兆級數據傳輸。由于這種無線連接組合設備專為汽車設計，而非采用現有以消費者為目標的 SoC 并進行重新利用，因此它能更好應對汽車操控的嚴苛需求。其工作溫度范圍為 -40°C 至 +105°C，并集成了一系列保護機制，以應對靜電放電 (ESD) 沖擊和電磁干擾 (EMI)。其他的重要功能還包括瞬時雷達探測，如果雷達信號出現在一個已被占用的信道上，則會將其快速移到另一個信道上，并通過橢圓曲線加密 (ECC) 進行對稱加密，從而保護數據流免受黑客的威脅。

圖 2： 88Q9098 功能框圖

802.11ax 協議意味著人們在車內進行訪問時體驗到的 Wi-Fi 性能，與在家中/辦公室中體驗到的性能毫無差異。通過實施汽車優(yōu)化解決方案，人們有可能實現無縫無線連接，如今在生活某些方面開始依賴的服務將變得無處不在，無論身在何處，無論在做什么，都可以及時獲得這些服務。