家庭网络无法全覆盖这一难题有望被网状网络Wi-Fi终结

2018-09-28 10:43:21 来源:EEFOCUS
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当你在家上网时,你是否遇到在客厅能上网而到了卧室就断开了?想必大多数人都遇到过,这是因为家庭网路不能全覆盖。高通在中国对Wi-Fi路由器的消费者做了一次调查,结果发现,接近60%的用户都对家中的路由器感到不满,其中包括三大问题:第一,Wi-Fi覆盖问题,很多房间都无法连接Wi-Fi;第二,大约60%的用户反映在高峰使用时间,网络连接的性能非常差,即网络拥挤和互相干扰的问题非常严重。第三,难以在家里增加新的联网终端,用户体验不好。

 

在智能家居系统中一般有智能灯泡、智能音箱、智能电视等不同的终端,这些终端对于网络管理特性、网络吞吐量和网络时延等要求不同。比如,灯泡的数据吞吐量极低,但时延的要求很高,因为所有人都希望打开开关灯就亮。智能电视因为需要播放4K、8K视频,对网络数据吞吐量很高,还要求时延比较稳定,这样视频才能流畅播放。因此,我们当前面临的最大挑战是,如何让这些对网络质量要求不一的各种终端和谐地一起工作?

 

从4大领域着手,打造用户无缝联网体验
要实现无缝用户体验并驱动智能家居的发展,高通认为需要从四个技术领域着手:

第一,连接。在智能家居中,不同的终端会使用不同的连接技术,比如:Wi-Fi、蓝牙和蜂窝,需要支持这些技术的共存和交互。

第二,感知。在智能家居系统中,感知性智能平台非常重要。通过机器学习了解用户在家庭使用环境中的使用特性、习惯及需求,包括计算机视觉,以及射频感应,只需要在家庭环境中通过Wi-Fi和其他的射频信号进行感应。

第三,交互。用户的易用性是关键,智能家庭终端需要在技术上贴近年轻人的需求,同时保证老人、幼童可以使用,所以这些终端需要具备更好的语音交互功能,支持人体动作指令,甚至是触觉等指令交互方式。

第四,安全。需要保证终端设备本身不会被黑客破坏,同时也要保证云端数据和连接的安全性。

 

网状网络让用户就近接入节点,提高用户体验
高通针对家庭网络的需要,在三四年前就提出了Wi-Fi SON概念,SON(Self-Organizing Network)通俗称为网状网络。这种解决方案包括两种关键特性,一是自组网,传统方式是用户只买一台Wi-Fi网关,网状网络是指在家中摆放一套三件装、四件装,甚至五六件装的多台Wi-Fi组网设备。其中一台可以连接到上行网络,其他几台会自动组织成一个互联网络,家中的终端会就近连接一个特定的网络节点。所谓就近,一方面是根据信号的强度,另一方面根据环境干扰判断出带宽最好的节点。在自组网的情况下,用户体验的场景可以进行优化,根据不同终端对网络带宽和延时的不同需求,用户可以设置2.4G或者5G等不同频段,或者接入不同网络节点,让家庭网络全面覆盖。

 

二是,自修复功能。家中安装的摄像头通常只在特定的时间工作,或者侦测到家中有移动目标才工作。当系统发现摄像头在不该开启的时段进行工作,或者发生异常工作时,自组网自修复功能可以根据用户平时使用摄像头的情况进行监测,情况有变化的时候向用户提供警报,甚至隔断终端,起到保护的作用。另外,如果家中路由器损坏,网络基本会瘫痪,无法与终端进行连接。而采用网状网络,如果某一个节点出现故障,数据流会自动连接到其他节点,甚至是终端的连接也可以通过其他的网络节点来实现,网络的稳定性、抗干扰性和抗破坏性更胜一筹。

 

目前,60%的美国家庭已经把家里的Wi-Fi网络从普通的单节点转换成网状网络。在中国,虽然目前网状网络的方式没有非常大的接入率,但有很大的需求量。从用户体验调查来看,中国家庭网络连接和用户体验的问题尤为明显,对于网状网络的需求同样强烈。

 

 

现在,中国的很多家庭都通过光纤接入网络,路由器放在家里的某一端,比如门口或是楼道里。这使得路由器的实际家庭覆盖面积为居住环境的1/4,另外3/4不仅没有提供家庭覆盖的功能,反而造成了对周围邻居的干扰。这就使得在网络使用的峰值时间点,用户体验变的更差,网络之间互相干扰非常剧烈;另外,通过高通的网状网络解决方案,用户的使用情况有所不同,当家中有多个网络接入点时,可以根据网络干扰情况和网络用户的使用需求,把家庭网络的覆盖重点转移到在家庭中心的节点位置,或者干扰比较小的节点位置。这样既解决了在家庭内部的网络覆盖问题,也减少了邻里网络之间的互相干扰。

 

移动Wi-Fi解决方案,打造无缝交互体验
网状网络不仅能够解决网络覆盖的问题,还可以提供更多的智能功能,打造无缝的交互体验,包括但不限于:第一,声音生物识别的能力,高通的音频解决方案不仅能够通过识别关键词执行指令,而且能够识别语音指令的发出对象,进一步地根据指令发出对象的不同身份进行不同的操作;第二,唤醒词识别和低功耗待机模式下的操作能力,这不仅可以节能,还能通过降低关键词误判率,减少了不必要的网络和云端的数据传输,从而实现网络优化;第三,语音打断或语音穿插的功能,即使智能音箱或其他终端正在播放音乐且音量很高,系统依然可以识别用户说出的关键词或者发布的指令,并进行交互,这就是基于6–8个麦克风回音消除和噪声抑制的远场语音技术实现的;第四,来源追踪,比如主人正在家中某个房间听音乐,然后走到了另一个房间活动,此时不必在原来的位置继续播放音乐,而是自动开启另一个房间的智能音箱,继续播放刚才的曲目。

在网状网络的基础上接入语音功能和智能交互功能已经实现,目前市场中已经有商业化的产品,比如:华硕的Lyra Voice和NETGEAR的Orbi Voice。基于网状网络的Wi-Fi覆盖,同时在各个节点上连接智能音箱和矩阵麦克风,从而为消费者创造真正的智能家居体验,使其感受无缝的连接和交互。

 


射频感应

 

除了能够和语音交互功能进行整合,高通的方案还会与其它功能进行整合。在射频感应领域正在推动利用网状网络射频,面向空间AI感知技术的实现。具体来讲,虽然Wi-Fi信号看不到,但是实际上在家中不停发生碰撞、反射,所以不同的人、宠物、物体在家中进行移动的时候,对环境扰动的指纹信息是不同的,可以通过射频环境的变化来感知和判断移动目标。在智能家居的应用场景中,网状网络整合人工智能交互功能,以及对用户使用习惯和需求的深入洞察,为未来创造更多可能。

 

网状网络将会和5G网络相辅相成
我们都知道5G马上就要商用,而且5G的带宽和速度将大大高于4G,那么5G商用之后Wi-Fi是不是会被取代?网状网络Wi-Fi和5G以怎样的形式共存? 采访中,高通产品管理副总裁Gopi Sirineni先生表示,“关于Wi-Fi和5G关系,我有三点看法:第一,5G是基于许可频谱进行工作,要产生额外的费用;Wi-Fi一直基于未许可频谱进行工作,5G的部署对于Wi-Fi更多是协同发展而不是取代;第二,随着5G部署范围的扩大,Wi-Fi的需求会增加。特别是在室内,5G蜂窝可以作为上行和回传的技术,使无线接入到家庭也可以提升到Gbps以上的速度。光纤入网以后可以通过5G入户,入户以后随着家庭中应用的增加和接入网络的设备增加,带宽需要更高,因此住户对Wi-Fi本身的需求也会相应提升。此外,随着5G为更多的应用带来更好的性能,比如视频质量达到8K甚至更高,或其它IoT应用性能实现提升,整个网络的需求是大幅增加的,所以我们认为室内Wi-Fi的需求也会增加;第三,NB-IoT也是使用授权频谱,在使用场景和费用方面与Wi-Fi方案具有互补性。因此,我们认为这些技术是互补的,可以协同发展。”

 

“此外,随着5G的发展,基于光纤入户的需求可能会有所下降。在欧美这种趋势已经非常明显,因为欧美运营商布线成本很高,所以很多运营商现在已经计划通过5G网络作为回传,在用户家中通过Wi-Fi覆盖,使得5G和Wi-Fi互补。在中国市场,很多运营商已经在光纤部署上投入很多,但是其可以作为5G网络的补充;有些运营商在新区域布线很可能会采用5G作为接入方式,再通过Wi-Fi实现室内覆盖。” Gopi Sirineni补充。

 

对于新技术价格不是问题,关键是要先教育好市场
现在,家庭使用的普通路由器价格也就200元左右,如果升级到网状网络,价格一下子上升几倍,费用的发幅度增加是否会增加网状网络Wi-Fi方案在中国市场的发展?Gopi Sirineni认为,“以美国市场为例,以前普通家用路由器价格是300美元左右,网状网络路由器刚推出时约500美元,价格相对提高很多,但是也有高端用户使用。后来价格逐步下降,现在三件套装从500美元降到了300美元以内,一般250美元左右就可以买到,甚至是三频的产品。随着用户采纳率越来越高,OEM厂商研发投入逐渐回收,产量增加后单件成本就会下降。中国市场需求量很大,一旦用户体验到产品的优势,逐步得到认可,市场的发展会很快。此外,越来越多的产品上市之后,OEM厂商之间的竞争也会带来价格的下降。”

 

Gopi Sirineni强调,“价格不是最大的问题,现在中国市场缺少的是普通终端用户对这个产品形态的认知。这款产品能够有效解决网络密度大、数据带宽需求大的场景下的用户痛点。中国用户对网络的刚需很大,家中的IPTV和其他服务都需要通过网络获取。如果用户了解这样的产品形态,意识到高端产品带来的不可替代的体验和价值,愿意逐步接受,我们相信更多价格友好、性能优异的产品将大量出现。我认为,中国消费者并不是觉得价格无法承受,毕竟一个路由器可以使用多年,真正的问题在于,消费者不能理解为什么要为网状网络支付较高的价格,很多消费者不知道网状网络路由器和其他路由器的区别所在。因此我认为这需要市场教育和逐渐普及的一个过程。”

 

现在市面上已有多个品牌推出了支持网状网络的产品,包括TP-Link、Netgear、腾达和华为等,其实这种产品形态已经开始在中国市场逐渐发展起来,广泛普及还需要一些时间。

 

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郭云云
郭云云

电子技术交流网北京站编辑,网名:咖啡不解困。混迹在电子社区,混迹在电子产业圈,虽不如工程师懂技术但也算半个电子人,喜欢听别人讲故事,喜欢思考电子圈的是是非非,更喜欢发表自己的“正理邪说”,时刻保持对所见所得的思考。

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