Ensigma无线通信处理器

WiFi如何实现室内定位功能?

作者:Narayanan Raman、Richard Edgar。

当我们在室外开车或者骑自行车时,我们已经习惯使用GPS来实现跟踪和导航,但是当我们进入到一个较大型的室内空间,比如机场、会议大厅等,总的来说我们还在使用纸质地图。为了能够更进一步,Wi-Fi联盟推出了互操作性认证项目使得Wi-Fi支持室内定位功能,Wi-Fi认证定位功能是基于IEEE 802.11-2016的精细时序测量(Fine Timing Measurement)通讯协议,为室内设备定位提供米级别(metre-level)的精确度。该功能支持使用Wi-Fi网络的各种场景,比如室内导航、物品追踪和网络管理等。

下一代访问接入点创新性架构

日益增长的需求要求无线接入点必须集成更丰富的功能,与此同时整个系统也变得愈加复杂。

为了解决这些需求,系统设计师必须依赖硬件来实现某些功能例如专用的可编程分类、硬件队列和QoS中间层优化。相对基于软件的实现方法这种方式能提供更优越的性能,同时对于低功耗的客户端效果更佳。

在本篇文章中我们向大家推荐一个极具创新性的架构,将每个数据包的处理转移到不同的OSI(开放式系统互连)通信层,因此这种这种架构能够提供更多的系统功能,并且降低功耗,使用PoE供电方式即可。

对于Wi-Fi AP来说Wi-Fi模块提供数据采集功能,同时也是扩展上述功能最好的部署位置。它能够满足性能需求、消除不必要的数据转发(数据隧道),同时提供统一的规范架构来实现必备的QoS服务,缩短低功耗客户端的延迟。这款架构非常适合在单无线LAN模块上实现同步双频(由Ensigma RPUs提供技术支持)或者支持两个不同规格的无线LAN网卡:2.4GHz和5GHz。

防火墙和QoS服务规范在1Gbps的数据包通信速率情况要严格遵守执行,与此同时防火墙的规则还可能根据客户端的特性进行市场的调整等。

Imagination提供Ensigma网络处理单元(NPU)和无线处理单元(RPU)来满足数据包处理和基带功能需求,在无线LAN(局域网)方式下提供有线网络的体验感。

新框架:用于企业、小型单元和户外接入点

从无规则方法到深度包检测,各系统供应商使用的方案框架各不相同。

不过,所有方案都需要基于以下几点:
 每个用户ID的移动性方案
 应用程序如SIP、H.323、Skype、MSN Messenger
 AP和站址
 端口子网
 无线网络名称(SSID)

方案框架应该统一在局域网(以太网和Wi-Fi)有线和无线第二、第三层内,以提供VoWi-Fi、Wi-Fi视频等服务,这就需要端到端的QoS。Wi – Fi还有额外的基于位置和SSID的限制因素和方案。将取自DiffServ、802.1 p中标记和映射扩展至WMM中(或802.11 e)。

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有线和无线堆栈组件

不过,这些方案仍将映射到传统的基于SRC-IP、DST-IP、SPORT、DPORT、PROTOCOL、SSID/VLAN的5元组或6元组中。

将Ensigma RPU应用在下一代音频广播标准中

几个月前,我曾发表了一篇文章,概述了新Ensigma Series5 RPU系列产品及我们针对不同的全球或区域视频广播标准给用户提供的支持。本文我将就Ensigma RPU如何支持无线广播标准进行阐述。

音频广播具有多个标准

如今,市场上有很多音频广播标准。下表是最通用的音频广播标准集。

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Ensigma RPU支持音频广播标准

Ensigma RPU将应用在下一代视频无线标准中

最初介绍Ensigma Series4 RPU系列产品时,我们主要聚焦于其对Wi - Fi和蓝牙等连接标准的支持,同时也介绍过Ensigma对无线电视和无线标准的支持。介绍这两大部分的功能主要是想阐述下一代无线电视标准即DVB-S2X的概念以及如何通过Ensigma RPU架构来支持这个标准。在后续文章中,我将深入探讨如何来支持无线标准(DAB和HD无线)。

下图展示了驱动这些标准的数字和移动电视无线标准以及应用程序的演变历程。DVB-S2X是DVB项目最新的视频无线标准。

DVB-S2X简介

DVB-S2X——为何当下时机恰到好处?

为Ensigma Explorer无线处理器实现LTE Cat-0和Cat-1通信标准

当我们根据互联标准或者通信标准选择处理器IP模块时,大多数人会对功能固定的模块和可编程(或者软件定义无线电(SDR))解决方案进行比较,主要有以下三方面:

1. 芯片尺寸
2. 功耗
3. 灵活性

尽管基于SDR的解决方案因为其可编程性具有较高的灵活性,但是不足的是SDR处理器功耗较高效率低下。

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Engsigma Series5 RPU支持多种无线标准

从系统设计实现架构和功耗效率比的角度来看,Ensigma Explorer RPUs可以说世界上最好的系统之一。本篇文章中我会向大家深入介绍LTE Cat-0和Cat-1标准,以及Ensigma Explorer Series5系统架构是如何集成实现这些通信标准的。

5G时代的异构和认知连接

每每提及Imagination Technologies,我同行的同事都会想到PowerVRMIPS ——分别是GPU和CPU空间的两大品牌。

不过,Imagination最开始名声鹊起,靠的是其在无线市场的成就Ensigma,即强大的连接技术。

Ensigma的一大特性是,它能够支持多种无线标准,包括802.11 b/g/n/ac Wi-Fi、常规低功耗蓝牙、数字电视和电台广播及Cat 0 LTE等等。

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多重标准方法反映了对无线市场产生更大影响的趋势:异构连接。谈到下一代无线标准如5G时尤为如此。在5G时代,我们会看到各种标准的结合来获取真正的不间断的连接。

何为异构连接?

Ensigma Series 5无线电处理器致力于高性能连接

此系列推出之前,Imagination公司的Ensigma Series 4系列无线电处理器(RPU)一直是高性能连接应用标准的主导,例如802.11ac 2x2,802.11n 4x4,以及很多TV和无线广播等标准。多家客户已经取得此系列RPU授权,集成更多(或者全部)高性能连接于单芯片中,这些客户有S2-Tek,Toshiba,Elvees,Rockchip等。

然而更高数据速率的需求不断快速增长,一些高带宽应用例如:视频流采用更高的标准和配置(如802.11ac 4x4,8x8以及802.11ax ),这就要求无线电处理器具有更高的可扩展性,可编程能力和调试功能。

为了能够满足这些要求,在这里我们介绍Imagination公司新一代多标准无线电处理器—Ensigma Series 5系列RPU。

此系列RPU支持上面提到各种无线应用所需的高性能要求,同时也向后兼容Ensigma 4系列,并且为客户提供快速升级更新方法。下图是Series5 RPU所有特性的模块框图:

物联网设备的电源管理

在消费级或商业级的物联网设备中,电源管理通常是一个非常重要的领域,但他常常被大家所忽略。对于一个利用电池供电的设备,优化动态功耗和静态功耗势在必行。电源的优化有以下三种方式:
 电源管理的控制
 利用IP实现低功耗
 电源感知软件

电源管理控制需要考虑电压和频率范围。为了使IoT的设计达到最优,系统工程师需要掌握每一个主要功能模块的功耗状态。下面的表格提供了SoC中模块的不同电源状态所对应的功耗和时钟。

SoC中模块的不同电源状态所对应的功耗和时钟

在IoT中所使用的IP,应该包含功耗控制部分(Power Wrapper),以此来达到功耗和频率的控制,如下图所示。利用Imagination已经提供了Power Wrapper,可以对IP模块的电源进行控制。

优化物联网的Wi-Fi功耗

Alan Aronof在最近发表的一篇文章中对物联网世界进行了精彩的描述。如果您有兴趣了解物联网的芯片设计,请关注我们的博客。在接下来的一个月时间里,我们将重点介绍两大主题:
•功率要求和管理
•处理和连通要求

Wi-Fi行业领先的Ensigma Whisper低功耗Wi-Fi

Imagination公司的Ensigma Whisper无线电处理单元(RPU)支持低功耗的无线标准,如Wi-Fi、Bluetooth Smart、IEEE 802.15.4等。不过在本文中,我将主要探讨Ensigma Whisper低功耗Wi-Fi系列以及Wi-Fi 802.11n的功率消耗如何实现行业领先(其所获得的成效几乎是所有其它竞争产品所实现成效总和的一半)。

Ensigma Whisper低功耗Wi-Fi

在描述Whisper RPU实现低功耗的详细信息前,将简要介绍降低Wi-Fi功耗的通用方法。

常见的技术包括:

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