安信可Ai-M62系列Wi-Fi 6模組性能分析

2023年11月16日，小米IoT生態(tài)伙伴大會在北京圓滿舉行。本次大會匯集了IoT行業(yè)的頂尖技術(shù)專家進行分享和交流，進一步推動IoT行業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展，打造IoT的互聯(lián)互通體驗，助力產(chǎn)業(yè)的共同進步與發(fā)展。

小米作為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，對Wi-Fi模組的投入和研發(fā)也體現(xiàn)出其對物聯(lián)網(wǎng)市場的重視。

據(jù)官方數(shù)據(jù)，截至目前，小米已成為全球最大的消費級IoT平臺，連接設(shè)備數(shù)已達6.55億臺，擁有5個及以上小米IoT設(shè)備的用戶已達1300萬。

同時，小米IoT是目前覆蓋品類最全的生態(tài)系統(tǒng)，擁有200+大類智能家電，實現(xiàn)覆蓋95%以上的生活場景。

近年來，諸如NB-IoT、5G、Cat.1、LoRa等新型無線通信技術(shù)逐漸受到關(guān)注，但Wi-Fi仍然是當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)市場的主流通信方式。

在早期，Wi-Fi模組主要應(yīng)用于手機和平板電腦等設(shè)備中，但隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，Wi-Fi模組的重點已逐漸從手機、平板向物聯(lián)網(wǎng)遷移。這一變化對Wi-Fi模組本身來說是向低功耗轉(zhuǎn)型的開始。

據(jù)發(fā)布會現(xiàn)場了解，小米最新的Wi-Fi 6模組搭載了博流智能科技（南京）有限公司開發(fā)的芯片，其中BL616型號憑借多項技術(shù)優(yōu)勢受到關(guān)注。

BL616是一款適用于超低功耗應(yīng)用的 Wi-Fi 6 + Bluetooth 5.3 (LE) + 802.15.4(Zigbee/Thread) Combo芯片，內(nèi)置最高主頻320M的32位RISC-V CPU，并帶有浮點單元和DSP單元，為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供了業(yè)界領(lǐng)先的無線和計算性能。 此外，芯片具有豐富的外設(shè)接口，包括 USB2.0、SDU、SD/MMC(SDH)、SPI、UART、I2C、I2S、PWM、GPDAC、GPADC、ACOMP 和GPIO等，可以應(yīng)用于音視頻等多媒體領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域。

01Wi-Fi 6路由器的大面積普及

自1999年Wi-Fi技術(shù)問世，已發(fā)展出7代技術(shù)。在智能家居領(lǐng)域中，使用最多的是Wi-Fi 4（802.11n）。

為什么不用Wi-Fi 5呢？

Wi-Fi 5（802.11ac）主要工作在5.8GHz頻段，穿墻能力及覆蓋范圍較2.4GHz弱，對智能家居設(shè)備來說并不友好。

隨著各大品牌推出Wi-Fi 6（802.11ax）路由器，并將價格順利打到200元以內(nèi)后，這件家庭剛需的產(chǎn)品迅速完成了升級換代，根據(jù)AVC線上監(jiān)測數(shù)據(jù)，2021年1~9月Wi-Fi 6路由器的銷量占比便超過了47%，并每年持續(xù)快速增長。

圖來源：奧維云網(wǎng)公眾號

智能家居單品平均使用壽命在3~5年，現(xiàn)今每個家庭中接入路由器的設(shè)備數(shù)量，輕松超過幾十個，在更新?lián)Q代的過程中，Wi-Fi 4與Wi-Fi 6設(shè)備，不可避免地面臨共存。

盡管終端用戶可能并不會深究Wi-Fi 4與Wi-Fi 6的技術(shù)差異，但當(dāng)Wi-Fi 6占據(jù)了用戶的心智后，“買新不買舊”的想法將快速延伸到智能家居單品上。

而過去是“小甜甜”的Wi-Fi 4設(shè)備，將被Wi-Fi 6設(shè)備沖擊成“牛夫人”，在長期共存環(huán)境下，以下三點弊端凸顯，將會直接影響終端用戶對Wi-Fi 4設(shè)備的使用體驗。

傳輸速率降低

Wi-Fi 4設(shè)備雖然可以在Wi-Fi 6路由器下兼容運行，但因其協(xié)議原因，無法使用OFDMA（全稱Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交頻分多址）及MU-MIMO（全稱Multi-User Multiple-Input Multiple-Output，多用戶-多輸入多輸出）的特性，只能遵循輪詢的方式進行通信，與其中一個設(shè)備完成數(shù)據(jù)通信后，才會和下一個設(shè)備進行通信，倘若出現(xiàn)“壞點”，則會直接拖慢整個網(wǎng)絡(luò)的速度。

而Wi-Fi 6設(shè)備則可以使用上述特性同一時間進行多設(shè)備的通信，效率更高，傳輸速率更快，理論上Wi-Fi 6的傳輸速率是Wi-Fi 4的32倍，路由器更多的資源會分配到Wi-Fi 6設(shè)備上。

●在終端用戶處的直觀感受就是，家里之前的設(shè)備怎么不好用了，網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)越來越慢了，該考慮換新款了。

安全性問題暴露

Wi-Fi 6支持WPA3加密協(xié)議與IPv6，這比絕大多數(shù)Wi-Fi 4設(shè)備使用WPA2加密協(xié)議與IPv4更安全。當(dāng)Wi-Fi 6與Wi-Fi 4設(shè)備共存時，安全性較弱的Wi-Fi 4設(shè)備，就很容易成為網(wǎng)絡(luò)攻擊的首選目標(biāo)。

●這在家庭監(jiān)控攝像頭、智能貓眼等設(shè)備上尤為重要，一旦攝像頭被破解，就會帶來隱私泄露的重大問題。

功耗差異巨大

TWT技術(shù)（全稱Target Wake Time，目標(biāo)喚醒技術(shù)）允許設(shè)備自行規(guī)劃與路由器的通信，安排何時接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，減少了設(shè)備在活動狀態(tài)下花費的時間，延長了電池壽命。該項技術(shù)也是Wi-Fi 6的重要特性之一，可以使設(shè)備的功耗比Wi-Fi 4降低50%甚至更多。

●在傳感器、門鎖等需要電池進行供電的設(shè)備中，更低的功耗意味著更長的待機時間，可大大提升終端用戶的使用體驗，避免頻繁更換電池的煩惱。

隨著搭載Wi-Fi 6模組的設(shè)備進入家庭，Wi-Fi 4設(shè)備的使用體驗無疑會不斷下降，就像被外賣打敗的泡面，并沒有做錯什么，只是技術(shù)更新和被時代所選擇。

02安信可Wi-Fi 6模組：

Ai-M62系列，與小米同“芯”

Ai-M62 系列模組搭載小米同款的博流BL616芯片作為處理器，支持Wi-Fi6/BLE5.3/Thread共存，支持Wi-Fi 802.11b/g/n/ax協(xié)議和BLE 5.3協(xié)議。

BL616芯片內(nèi)置低功耗的32位RISC-V CPU，最高主頻可達320M. 豐富的外圍接口，包括USB2.0、SDU、SD/MMC(SDH)、SPI、UART、I2C、I2S、PWM、GPDAC、GPADC、ACOMP 和GPIO等。

軟件繼承與硬件延續(xù)

基于安信可的Combo AT指令集及硬件封裝延續(xù)特性，客戶可以無縫進行模組切換，從而將產(chǎn)品升級為支持Wi-Fi 6的設(shè)備。

●假設(shè)用戶之前使用的是ESP-12F，可以直接升級為Ai-M62-12F，無需反復(fù)投入硬件與軟件資源，實現(xiàn)快速迭代。

高傳輸速率

高清攝像頭、智能門鎖中的視頻鎖、智能貓眼等家家必備的智能單品需要實時傳輸高清視頻，倘若繼續(xù)使用Wi-Fi 4模組，那么可能會受到兼容性的影響，被其他Wi-Fi 6設(shè)備擠占帶寬，從而導(dǎo)致視頻卡頓。

● Ai-M62系列模組支持 20/40MHz 帶寬，最高速率 229.4 Mbps，這對于需要傳輸大量數(shù)據(jù)或高清視頻的智能家居設(shè)備來說尤其有利。

OFDMA與MU-MIMO

面對一個家庭場景下動輒幾十個的設(shè)備接入時，支持Wi-Fi 6的Ai-M62模組可以更好的利用ODFMA與MU-MIMO特性，進一步提升設(shè)備的響應(yīng)效率，帶來更好的體驗。

● OFDMA的全稱是正交頻分復(fù)用多址。相當(dāng)于把一條大路劃分成了并行多個車道，通行效率自然就大幅提升了。支持多個用戶在同一時刻共享所有子載波，數(shù)據(jù)被統(tǒng)一打包，共同裝車，發(fā)貨速度大大提升。

●Ai-M62系列模組支持20/40MHz帶寬。以20MHz帶寬為例，經(jīng)過子載波分配，20MHz可以最多支持9個設(shè)備同時接入，40MHz則可以支持18個設(shè)備。

強悍的射頻性能

Ai-M62系列模組搭載安信可自研的板載天線，射頻性能強悍。例如安信可Ai-M62-12F模組在國家CNAS認(rèn)證實驗室睿班實驗室進行了專業(yè)的射頻測試，輸出功率最大可達22dBm；而Wi-Fi 4模組ESP-12F，最大輸出功率僅為17dBm。

這可能意味著以往使用Wi-Fi 4模組僅能穿墻一堵，無縫升級為Wi-Fi 6模組，可以穿三堵墻，用戶體驗大大提升。

▼Wi-Fi 射頻性能表

（Ai-M62-12F模組參數(shù))

（ESP-12F模組參數(shù))

▼BLE 射頻性能表

（Ai-M62-12F模組參數(shù))

▼天線增益和效率

（Ai-M62-12F模組參數(shù))

更低功耗

Ai-M62系列模組支持Wi-Fi 6，Wi-Fi 6的重要技術(shù)特性之一就是TWT，基于此，可以為終端設(shè)備帶來更好的體驗。模組在3.3V的電源，25°C的環(huán)境溫度下，測得DTIM10功耗為120μA，即使是主打低功耗的Wi-Fi 4模組，其功耗也要達到260μA左右。

●根據(jù)客戶需求，M62系列模組的功耗還可以持續(xù)優(yōu)化，預(yù)計可達到100μA以內(nèi)。

倘若以4200mAH的門鎖電池來換算，Wi-Fi 4設(shè)備的待機僅能達到1年半左右，Wi-Fi 6設(shè)備的待機時長可達3年。這對于使用電池供電的智能家居設(shè)備如傳感器、門鎖、攝像頭等尤為重要。

高安全性，穩(wěn)定傳輸

支持手機遠程解鎖的智能門鎖，與家用監(jiān)控攝像頭，對安全性的要求就會更高。使用安全性更高的模組，避免信息被竊取，增加家庭的安全性。智能攝像頭則無需擔(dān)心數(shù)據(jù)傳輸被遠程破解，造成隱私泄露。

高效的數(shù)據(jù)處理和解密

支持XIP QSPI On-The-Fly AES 解密 (OTFAD)，可以在數(shù)據(jù)傳輸過程中直接進行解密，而不需要先傳輸?shù)教幚砥髟龠M行解密操作，這可以大大提高數(shù)據(jù)傳輸和解密的效率。

數(shù)據(jù)安全

支持TrustZone和多種AES加密模式，可以確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性和完整性，防止數(shù)據(jù)被竊取或篡改。

強大的哈希算法

支持MD5、SHA-1/224/256/384/512等哈希算法，可以用于數(shù)據(jù)驗證和保證數(shù)據(jù)的真實性。

真隨機數(shù)生成

支持TRNG（真隨機數(shù)生成器），可以生成真隨機數(shù)，可以用于生成加密密鑰等需要隨機性的操作，增加數(shù)據(jù)的安全性。

支持BLE5.3，配網(wǎng)更方便

Ai-M62系列模組支持BLE5.3，這為產(chǎn)品帶來了更舒適的配網(wǎng)體驗，降低終端用戶的使用難度，提升設(shè)備的上云數(shù)量。

安信可為客戶提供自研的配網(wǎng)助手APP，同時可以將源碼開放給用戶使用，快速集成自己的配網(wǎng)APP或小程序，提升產(chǎn)品競爭力。

在本次大會上，小米宣布Vela面向全球軟硬件開發(fā)者正式開源，小米Vela致力于打通所有應(yīng)用場景、打通碎片化的IoT應(yīng)用，帶來了AIoT萬物互聯(lián)時代的極致上網(wǎng)和使用的智能超體驗。安信可Ai-M62系列模組支持接入小米Vela平臺，可以幫助全屋智能設(shè)備統(tǒng)一協(xié)議，作為高性能的嵌入式Wi-Fi 6無線通信模組，具備傳播速率快、延時低、設(shè)備連接數(shù)量多、抗干擾能力強等特點，響應(yīng)更快、連接更穩(wěn)、交互更流暢，幫助用戶實現(xiàn)不同智能設(shè)備間的互聯(lián)互通。

Wi-Fi 6作為未來的趨勢，市場上基于Wi-Fi 6網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品增多，Wi-Fi 6通信網(wǎng)絡(luò)的模組產(chǎn)品的需求也會逐漸擴大。安信可將研發(fā)和產(chǎn)出更多優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，為無線通信連接助力。

審核編輯：湯梓紅