Wi-Fi降低功耗，要和藍(lán)牙在物聯(lián)網(wǎng)市場拼一拼？

在無線連接領(lǐng)域，WiFi 和藍(lán)牙長期以來各司其職，WiFi 以傳輸速率快，傳輸數(shù)據(jù)量大在家庭網(wǎng)關(guān)中得到廣泛應(yīng)用，藍(lán)牙以低功耗在消費電子產(chǎn)品中廣受歡迎，但是兩者也在慢慢彌補弱勢，擴大地盤。

“Wi-Fi 出現(xiàn)早期，很多應(yīng)用都是電源供電，不用考慮功耗問題。隨著無線化時代的來臨，以前的 Wi-Fi 由于帶有電源線無法實現(xiàn)真正無線化，所以出現(xiàn)了 ZigBee 和藍(lán)牙作為替代方案。在網(wǎng)關(guān)是 AP（無線接入點）的情況下，其他技術(shù)方案要聯(lián)網(wǎng)必須使用網(wǎng)關(guān)等其他設(shè)備，成本增加?！盌ialog 半導(dǎo)體公司連接和音頻業(yè)務(wù)部產(chǎn)品營銷總監(jiān)崔南岫解釋，“目前，幾乎每個家庭都會采用 Wi-Fi，但是 Wi-Fi 的功耗太大，如果克服這個致命的弱點，Wi-Fi 在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用前景非常明朗，因此我們開發(fā)了超低功耗 Wi-Fi，克服了 Wi-Fi 的根本弱點。”

Dialog 半導(dǎo)體公司連接和音頻業(yè)務(wù)部產(chǎn)品營銷總監(jiān) 崔南岫

崔南岫向與非網(wǎng)介紹，“之前，Dialog 推出了超低功耗芯片 FC9000，DA16200 是第二代 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)?SoC?芯片，兩代芯片都滿足了 Wi-Fi 規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，新產(chǎn)品的功耗是上一代產(chǎn)品的 1/3；另外，上一代芯片的處理器是 ARM Cortext-M0, 第二代采用了 ARM Cortext-M4F，芯片的尺寸也縮小了，以前是 7x7，現(xiàn)在的芯片 QFN 封裝是 6x6，fcCSP 封裝的芯片是 3.8x3.8。DA16200 采用 8 寸 40nm 工藝，在開放空間中，其傳輸距離可以達(dá)到 300 米。DA16200 利用 Dialog VirtualZero 技術(shù)的模塊，為 Wi-Fi 聯(lián)網(wǎng)、電池供電的 IoT 設(shè)備提供突破性電池續(xù)航能力，可使設(shè)備始終保持聯(lián)網(wǎng)，并使電池續(xù)航能力達(dá)到一年乃至三到五年。與競爭對手的 Wi-Fi SoC 不同，DA16200 是特別優(yōu)化以支持這些電池供電的 IoT 設(shè)備?！?/p>

不犧牲功能且功耗極低

一般討論無線連網(wǎng)，我們經(jīng)常對比各種方式的功耗，針對 DA16200 的功耗，Dialog 并沒有給出具體數(shù)字，而是通過幾個具體實例來體現(xiàn)來功耗到底有多低。以 Wi-Fi 安防監(jiān)控攝像頭為例，10 MB HD 視頻，如果每天使用 5 次，可以達(dá)到 1 年以上電池續(xù)航能力；每天使用 20 次的智能門鎖，使用 4 個 5 號 AA 干電池，可實現(xiàn) 1 年以上電池續(xù)航能力；如果每天使用 30 次的溫控器，可以達(dá)到 3 年以上的電池續(xù)航能力；溫度 / 濕度傳感器，如果每天使用 1,440 次（每分鐘采集一次），使用 2 個 7 號 AAA 干電池，可實現(xiàn) 4 年以上電池續(xù)航能力。相比以往的 Wi-Fi 芯片，新產(chǎn)品的功耗顯著降低了。

Dialog能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗的關(guān)鍵技術(shù)是 VirtualZero 技術(shù)。崔南岫解釋，“我們的新產(chǎn)品是專門針對使用電池的產(chǎn)品而開發(fā)的，VirtualZero 技術(shù)是我們的專利技術(shù)，它的意思是在一直保持聯(lián)網(wǎng)的情況之下功耗幾乎為 0，當(dāng)然不完全是 0，而是功耗非常低。所以在保持聯(lián)網(wǎng)時，隨時可以對它進行控制，讓它把收集的數(shù)據(jù)傳輸過來?！?/p>

DA16200 框圖

另外，在保持網(wǎng)絡(luò)的連接，加載網(wǎng)絡(luò)證書和保持網(wǎng)絡(luò)在線的情況下。一段時間內(nèi)，Wi-Fi 如果沒有運作，沒有給 AP 一個訊號，會被踢掉。DA16200 不會真正踢掉，而是一直保持連接，芯片的功耗可以做非常低。崔南岫表示，“在聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下實現(xiàn)低功耗才是真正實現(xiàn)低功耗的技術(shù)?！?/p>

“如果犧牲掉 Wi-Fi 的部分功能實現(xiàn)超低功耗，那不是真正的超低功耗?！贝弈厢稄娬{(diào)，“DA16200 自主運行整個 Wi-Fi 系統(tǒng)、安全和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，無需外部的網(wǎng)絡(luò)處理器、CPU 或微控制器。它包含一個 802.11b/g/n 無線電（PHY）、基帶處理器、MAC、片上內(nèi)存、專用加密引擎、和 ARM Cortex-M4F 主機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用處理器，這些全部集成在單片硅芯片上。為了實現(xiàn)更寬的覆蓋范圍，并且不犧牲電池續(xù)航能力，DA16200 還集成了一個功率放大器（PA）和低噪聲放大器（LNA），為用戶提供了行業(yè)領(lǐng)先的輸出功率和接收器靈敏度?！?/p>

睡眠狀態(tài)下實時監(jiān)測，確保設(shè)備的安全性

很多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在低功耗模式的模式下關(guān)閉了一些重要模塊，更加容易受到黑客攻擊，Dialog 的產(chǎn)品如何在這種情況下確保安全性？崔南岫解釋，關(guān)于安全部分，除了采取了 Wi-Fi 規(guī)定的所有的安全措施以外，我們還設(shè)置了加密引擎，有些廠商直接做了一些證書來與我們的 Wi-Fi 芯片協(xié)議結(jié)合，加上更安全措施，這些我們的芯片都可以支持，目前我們的產(chǎn)品可以支持企業(yè)級的安全性。雖然在睡眠模式 3 的時候，我們的加密系統(tǒng)是暫時不工作的，但是它會一直監(jiān)聽路由器是否在發(fā)送信息，如果路由器發(fā)出信息，我們再次用加密系統(tǒng)進行加密，并通過路由器與服務(wù)器通訊。

DA16600 里面有 ROM 和 SRAM，安全系統(tǒng)硬件加密的引擎在里面，在睡眠模式下，其會保持網(wǎng)絡(luò)連接、加載網(wǎng)絡(luò)證書。

“Wi-Fi + BLE”二合一模塊的雙重組合

除了超低功耗的 Wi-Fi SoC 芯片 DA16200，Dialog 還推出了“Wi-Fi + BLE”二合一模塊 DA16600。那么，DA16200 和 DA16600 的市場定位有什么不同？崔南岫表示，“DA16200 模塊是采用了 DA16200 芯片的一個模塊產(chǎn)品。DA16600 是 DA16200 芯片加上一個低功耗藍(lán)牙芯片 DA14531 集成在一起的一個模塊。DA16200 的模塊是單純超低功耗的 Wi-Fi 模塊，DA16600 是二合一的模塊。關(guān)于兩者的市場定位，DA16200 的成本較低，DA16600 成本較高，如果用戶的設(shè)計通過 WiFi 單獨可以完整采用 DA16200 即可，如果不存在成本問題，DA16600 兼具 WiFi 和 BLE 的功能，用戶使用更加方便。”

而且 DA16600 模塊已經(jīng)通過了各個國家的主要 Wi-Fi 認(rèn)證，客戶要做自己的模塊或者委托更低成本的生產(chǎn)商，Dailog 全部開放整個模塊的設(shè)計，客戶可以直接做模塊，甚至銷售賣模塊。

Wi-Fi 和 BLE 的組合難點是 Wi-Fi 的功耗特別大，噪聲很大，可能把 BLE 信號淹沒，崔南岫也承認(rèn)這是 Wi-Fi 和 BLE 一起用時面臨的困擾，他表示，我們在這方面有非常專業(yè)的技術(shù)能力，我們叫 Wi-Fi 和 BLE 共存的方案，目前軟件和硬件的整套方案都已經(jīng)做出來了，如果用戶采用該方案，我們?nèi)慷奸_放給客戶。

關(guān)于既需要 Wi-Fi 又需要 BLE 的應(yīng)用，崔南岫列舉了 DA16600 的最常見應(yīng)用，例如，消費者買來一款電子產(chǎn)品后，先要做配網(wǎng)，其實 Wi-Fi 單獨配網(wǎng)也可以，但很多消費者由于不熟悉會出問題，所以通過 BLE 用手機連接直接配網(wǎng)就很方便，比如小米通過手機 BLE 來配網(wǎng)，這是最常見的二合一模塊的使用場景；另外，Wi-Fi 本身和藍(lán)牙不同，BLE 的功耗非常低，但遠(yuǎn)距離無法傳輸大量的數(shù)據(jù)，而 WiFi 可以傳輸大數(shù)據(jù)，因此兩者結(jié)合可以在應(yīng)用層面進行安排和設(shè)計。

Combo形式or 獨立模塊？各有利弊

相對Dialog的 DA16600 集成了兩顆 SoC，有些廠商喜歡將 Wi-Fi 6+BLE 做成 combo 的形式，支持不同的無線協(xié)議。二合一模塊和單獨 Wi-Fi 模塊相比，二合一模塊更貴，如果用戶只需要 Wi-Fi 功能，可以選擇單獨 Wi-Fi 模塊，兩個都需要選擇二合一模塊最好。崔南岫表示，現(xiàn)在 Dailog 是將兩個芯片合成一個模塊，下一代的產(chǎn)品會有二合一的 SoC 芯片計劃。

未來在智能家居應(yīng)用中，最主流的連接技術(shù)是 Wi-Fi、藍(lán)牙、ZigBee 還是多連接技術(shù)的 combo？這個問題很有爭議，在崔南岫看來，到目前為止，家庭物聯(lián)網(wǎng)最便宜而且最方便的聯(lián)網(wǎng)工具是 Wi-Fi ，因為中國的家庭高速網(wǎng)絡(luò)普及率非常高。如果你要用 ZigBee 或者 BLE、藍(lán)牙就需要網(wǎng)關(guān)，如果不用網(wǎng)關(guān)，直接聯(lián)網(wǎng) Wi-Fi 是最方便。但是目前很多 Wi-Fi 芯片無法做到像 ZigBee、BLE 的低功耗，所以 ZigBee、BLE 都是因為 Wi-Fi 的弱點而出現(xiàn)的技術(shù)，不過它們在大數(shù)據(jù)傳輸時耗時長，聯(lián)網(wǎng)都需要網(wǎng)關(guān)。如今我們推出低功耗 Wi-Fi 芯片，可以解決 WiFi 的功耗問題?，F(xiàn)在我們推出了第二代芯片，未來可能會出第三代、第四代，最主要的目標(biāo)是更低的功耗、更強大的覆蓋范圍，所以我認(rèn)為 Wi-Fi 會成為家庭物聯(lián)網(wǎng)的主流。

既然實現(xiàn)了確保功能且低功耗，DA16200 是否和 Dialog 的藍(lán)牙芯片形成競爭？崔南岫解釋，“這款 WiFi 芯片和藍(lán)牙芯片不會打架，因為我們公司兩種芯片都有。我覺得藍(lán)牙芯片的功耗確實比 Wi-Fi 芯片更低，但是 BLE 的傳輸距離有限，能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也有差距。所以針對較少的數(shù)據(jù)、短距離傳輸?shù)膽?yīng)用，采用低功耗藍(lán)牙就可以實現(xiàn)。對于大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)距離傳輸采用 Wi-Fi 就好。我們的 Wi-Fi 芯片和 BLE 芯片是可以實現(xiàn)互補的方案?！?/p>