802.11ax连接在汽车环境下的价值主张

作者：Jeff James 和Avinash Ghirnikar，Marvell

如今，社会非常依赖于对数据的不断获取，这为所涉及的通信技术设定了显著提高的全新预期。 从根本上说，人们希望在任何地方获得的连接性能与在家中完全相同， 一个有此需要的非常重要的场合就是在车内 ——大多数情况下，人们在车内度过了很大部分时间（比如上下班通勤、驾驶汽车外出休闲旅行）。

汽车无线连接必须满足三个重要标准。 毋庸置疑，连接必须足够快速 ——支持所需的数据速率，从而能够体验精彩的多媒体服务。 其次，即使在比消费类电子行业相关要求更为严苛的环境中，也应保持很高的可靠性。 最后，必须具备更高的安全级别，以保护传输/接收的数据。

随着道路上越来越多的汽车开始利用先进的无线连接，而且数据量也越来越大，获取充足的、可用的无线媒体将成为一项重大的技术挑战。 每辆车都必须与附近的其他车辆共享网络 —— 在高度拥堵的地区，甚至可能会多达数百辆。

使用LTE/5G 通信技术是解决此问题的一种有效方法。 然而，该方法的经济可行性仍存在问题，因为其依赖于授权无线网络的使用， 这可能会增加财务支出，并对与不同服务相关的商业模式的可行性造成不利影响。

现在，作为一种替代方案，802.11ax Wi-Fi 标准脱颖而出。它针对高用户密度场合进行了优化，相较于先前的Wi-Fi 技术，具有显著提高的容量和频谱效率。该标准使用正交频分多址(OFDMA)，可同时处理大量数据流。 此外，其多通道MIMO (MU-MIMO) 功能可显著提高整体覆盖范围。

通过使用802.11ax，相较于蜂窝通信方式，V2I 通信将更具成本效益。 而且，它所支持的低延迟操作意味着通过在附近车辆或基础设施之间传递信息，可以实时向驾驶员（或车辆的ADAS 系统）提醒潜在问题（如前方道路事故）。 然后，驾驶员能够作出适当的反应，以避免可能的危险。 同样，这种连接亦可用于车载通信/分析活动中， 从现代化车辆中分布的众多传感器获取的所有数据均可安全传输回云端，以便制造商核查性能指标、预估下次维修时间，或识别可能需要立即处理的任何严重问题。 车辆作为一个802.11ax 基站(STA)，能够将此类数据上传到任何附近的802.11ax 接入点(AP)，而不会发生目前状况下其他车辆都在争夺AP 带宽而导致的延迟问题。802.11ax 支持OFDMA 和MU-MIMO 技术，允许与其它各方共享媒体，而不是争夺媒体，使得空间复用、频率和时间复用均可从中受益。

802.11ax 连接能够提供的另一项功能是在车辆出厂后进行固件无线更新。 车型的改良在不断进行之中，因此，汽车制造商希望推出任何新功能时，都能在汽车的使用年限中得以及时部署和应用，这是因为汽车的使用年限很长，更换周期也远超智能手机等产品。以往的更新需要将车送回经销商处，通过电缆接口进行更新，对车主而言不仅非常不便，而且必须由技术人员进行实际操作，产生的成本费用也相当可观。 而通过无线网络定期进行固件更新无疑是个更好的选择，车主无需将车驶回经销商处， 只需要充足的带宽和安全性。

利用安全可靠的无线平台同时对所有相关车型进行此操作，这对制造商而言具有非常明显的物流和经济效益。 毫无疑问，相信车主们也会对此赞赏不已，因为他们再也不必从繁忙的日程中抽出时间将车辆驶回经销商处进行更新。 即使在汽车售出之前需要更新（例如，车辆在港口等待运出，或停放在生产工厂的停车场时），相较于直接接触的方式，无线更新的优势显而易见。 运营效率大幅提高，执行任务所需的人力资源大幅减少，从而可节省大量的时间和费用。 

现在让我们回到车上乘客及其需求上， 与国内环境中发生的情况类似，汽车内需要安装的Wi-Fi 端点数量正在急剧增加，因此连接也必须相应发展。与前几代技术相比，802.11ax 接入点能够连接更多的手持设备（得益于其OFDMA 功能），从而允许传输数字娱乐等内容，同时确保获得优质的用户体验，避免发生任何让人沮丧的情形。

图1：Marvell 的88Q9098 802.11ax Combo SoC

作为首家在市场上专门为汽车部署推出802.11ax 无线连接解决方案的半导体企业，Marvell 拥有应对以上所有用例的技术。88Q9098 是符合AEC-Q100 Grade 2 的系统单晶片(SoC)。 它涵括2x2 加2x2 并行双Wi-Fi，以及双模蓝牙5/低功耗蓝牙(BLE) 和802.11p 功能，并能够提供千兆级的数据传输。 这种无线连接组合设备专门用于汽车设计，在应对严苛的汽车操控需求时，也最好配备此系统，而非采用现有以消费者为目标的SoC 并尝试重新设定其使用目标。 其工作温度范围为-40°C 至-105°C，并集成了一系列保护机制，以应对静电放电(ESD) 冲击和电磁干扰(EMI)。 其他重要功能包括瞬时雷达探测，如果雷达信号出现在一个已被占用的信道上，则会快速的移到另一个信道上，并通过椭圆曲线加密(ECC) 进行对称加密，从而保护数据流免受黑客威胁。

图2：88Q9098 功能框图

802.11ax 协议意味着人们在车内进行访问时体验到的Wi-Fi 性能，与在家中/办公室中体验到的性能毫无差异。 实施针对汽车优化的解决方案后，就有可能实现无缝无线连接，人们如今在生活某些方面开始依赖的服务将变得无处不在- 无论他们身在何处，无论他们在做什么，都可以及时获得这些服务。