隨著智能家居技術的成熟，越來越多的家庭設備使用WiFi來連接。這意味著，家庭中的無線連接以及從服務供應商到家庭的互聯(lián)網(wǎng)連接將快速發(fā)展，從而實現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率、支持多個同時用戶的高容量和良好的范圍。
鑒于對數(shù)據(jù)無法滿足的需求，我們首先簡要介紹一下WiFi的歷史和發(fā)展的方向，如下表所示。
Wi-Fi技術將如何在智能家居中應用發(fā)展？
原始數(shù)據(jù)速率與實際吞吐量之間通常存在顯著的差異，它可能是原始數(shù)據(jù)速率的一半甚至更少。因此，盡管剛剛推出的IEEE 802.11ax與802.11ac標準相比，原始數(shù)據(jù)速率的適度增加，但其主要目標是實際吞吐量增加四倍，這是通過為不同的用戶分配不同的MIMO流來實現(xiàn)的。
另一個關鍵的發(fā)展是分布式（網(wǎng)狀）WiFi系統(tǒng)的出現(xiàn)。在傳統(tǒng)的WiFi配置中，連接到家庭路由器的每個人都使用相同的WiFi頻道，這意味著每個人都在共享相同的帶寬和原始數(shù)據(jù)速率。分布式WiFi可以在容量和范圍上提供巨大的改進。這是因為網(wǎng)絡上的每個節(jié)點都在自己的頻帶上與最終用戶通信，同時在主路由器連接到互聯(lián)網(wǎng)的其他頻段上進行通信。
然而，分布式WiFi并不像聽起來那么簡單。廉價的WiFi技術導致無線電從一個通道流入另一個通道，特別是當使用高輸出功率時，這種方式有效地堵死了鄰近的通道，這大大降低了總體容量。為了使容量最大化，必須確保通道分離良好，以防止堵塞。建設WiFi產(chǎn)品不僅僅是選擇WiFi芯片，考慮WiFi芯片和天線之間的WiFi前端，放大器和濾波器也是很重要的，這對于分布式Wi-Fi系統(tǒng)的容量和性能有重大影響。
Wi-Fi技術將如何在智能家居中應用發(fā)展？
通往智能家居的障礙
WiFi速度和容量的增加導致智能家庭內(nèi)的WiFi連接與連接互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)管道之間的不平衡。我們可以通過比較網(wǎng)絡連接到道路系統(tǒng)來思考這一點。我們有連接城市的高速公路，連接社區(qū)的主要公路以及社區(qū)內(nèi)的小街道，有一個層次結(jié)構(gòu)是有意義的，沒有高速公路連接個別住宅，我們也不依賴小街道連接大城市。
對于智能家居網(wǎng)絡連接而言，情況大不相同。在互聯(lián)網(wǎng)中，有非常高速的互連（100 Gbps或更高），可與大型高速公路相媲美。但是出口通道，即“最后一公里”的本地環(huán)路（或無線小型蜂窩），通常是100 Mbps，盡管1 Gbps光纖和10 GbpsDOCSIS3.1已經(jīng)開始出現(xiàn)。
在個別房屋或建筑物內(nèi)，可能會有一個基于802.11ac的1 Gbps分布式WiFi網(wǎng)絡，甚至是一條有線10 Gbps以太網(wǎng)電纜，而終端節(jié)點（如電視機，游戲機，平板電腦或智能手機）的最終連接也可能達到1 Gbps。所以層次結(jié)構(gòu)在哪里？家里有很高的速度和多個連接，但吞吐量卻受到家庭訪問的限制。我們在房子里面沒有高速公路，只有一條狹窄的街道把房子與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，即使在屋內(nèi)，也沒有真正的等級制度。
流媒體和爆炸效應使事情進一步復雜化。流媒體電影需要持續(xù)不斷的帶寬，也許20 Mbps的高質(zhì)量。這對于一個100 Mbps的管道來說似乎是可行的，但是如果街道上的每個人都在觀看一部電影，那么100 Mb / s的數(shù)據(jù)速率就會迅速下降。爆裂也會影響可用帶寬，例如，如果有人試圖盡可能快地下載電影（稍后觀看），系統(tǒng)會嘗試盡可能多地使用連接到家庭的100 Mbps連接，因此其他用戶可用的容量就會減少。
Wi-Fi技術將如何在智能家居中應用發(fā)展？
如何恢復平衡
需要做些什么才能恢復平衡的層次結(jié)構(gòu)？在解決這個問題之前，我們很難在家里的WiFi數(shù)據(jù)率上取得進一步的進展。讓我們用一個四口之家的例子來更仔細地研究這個問題，互聯(lián)網(wǎng)廣播在一個房間里播放，媽媽在另一個房間里參加視頻會議，爸爸正在用他的電腦上下載一份大型報告，兒子正在玩電子游戲，女兒正在用手機看著YouTube，而電視上有電影流。家庭中的500Mbps分配系統(tǒng)以及每個用戶設備與最近的接入點之間的100Mbps都會非常樂觀。
目前，家庭內(nèi)部存在明顯的產(chǎn)能過剩，WiFi基礎設施和終端節(jié)點的原始數(shù)據(jù)速率超過1Gbps。主要問題是提供1Gbps的接入，大多數(shù)人還在使用100 Mbps或更低的速度，雖然光纖到戶（FTTH）的推出使用DOCSIS 3.0以1 Gbps的速度進行宣傳，而首個10 Gbps DOCSIS 3.1的推出已經(jīng)開始。下一代DOCSIS 3.1 FD（全雙工）承諾提供10 Gbps的原始數(shù)據(jù)速率，用于上傳和下載。通過解決真正的瓶頸，與家庭的DOCSIS 3.1 FD連接將會產(chǎn)生真正的變化。
在家庭內(nèi)部，新興的IEEE 802.11ax WiFi標準將首先出現(xiàn)在分布式WiFi系統(tǒng)中，這將從多個節(jié)點聚合流量中受益最多。目前這些系統(tǒng)預計可達4 Gbps。隨著時間的推移，我們將需要IEEE 802.11ax的繼任者，進一步增加分布式WiFi基礎設施的帶寬。
對于終端節(jié)點來說，看起來IEEE 802.11ac在相當長一段時間內(nèi)將繼續(xù)是正確的選擇，因為它避免了802.11ax的復雜性，這對用戶設備提供的利益相對較少。對于性能較低的節(jié)點，甚至連802.11n都將是一個很好的解決方案。
因此，在不遠的將來可能看起來會是這樣：使用1 Gbps IEEE 802.11ac的端節(jié)點，基于4 Gbps IEEE 802.11ax的家庭基礎設施和基于DOCSIS 3.1 FD等10 Gbps的本地環(huán)路。在這種情況下，所有資源均衡并部署在滿足用戶需求的層次結(jié)構(gòu)中。這可能代表在家庭和大型建筑物內(nèi)提供互聯(lián)網(wǎng)接入的行業(yè)的下一個穩(wěn)定點，支持智能家庭的發(fā)展。
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