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高通介绍Wi-Fi/音频基础技术:智能生活的幕后英雄
时间:2018-09-24 17:30来源: IT之家 点击:

物联网是这个时代对未来科技生活最美好的设想,万物智能且万物互联。想象在你下班回到家之前,空调就能自动调节到你最喜欢的温度,披萨机能够自动做好披萨,回到家后电视能够接着播放手机没看完的足球比赛,电脑能够自动同步手机上的重要数据,智能音箱可以帮你开灯,关闭窗帘等等。这些想象在物联网时代都是可以轻松实现的。当然,背后是技术的不断迭代和进步,特别是往往容易被人忽视的基础技术,值得我们关注。

 

9月21日,高通在北京举办了一场消费类物联网、音频及Wi-Fi技术媒体沟通会,为我们介绍了高通在消费类物联网方面的音频和Wi-Fi相关技术的最新研究成果和进展。提到高通,或许很多网友第一时间想到的是骁龙系列移动平台,但其实智能手机移动平台的强悍背后本身就说明了高通在基础技术方面不容小觑的实力,这不仅体现在智能手机上,还被应用在更多领域,例如本次沟通会上重点介绍的Wi-Fi和音频技术。

 

Wi-Fi:智能家居的联网解决方案

无线取代有线是连接技术发展的一个显而易见的趋势,所以Wi-Fi技术在物联网时代将扮演重要角色。要实现文章开头的美好场景,对Wi-Fi的速率和稳定性有着极高的要求,而本次会上介绍的,就是高通Wi-Fi联网解决方案如何配合智能终端来真正实现智能家居用户体验。

物联网时代,智能终端数量多,数据吞吐量大,报告显示,到2020年,每户每月的数据使用量可达160GB以上,这样难点在于如何在不同智能终端之间打造无缝的体验。要了解未来需要满足什么样的条件,先要明白当前存在什么问题。高通表示对中国的Wi-Fi路由器消费者做过调查,得到的反馈总结起来问题主要为三个:Wi-Fi覆盖面积小、高峰时段拥挤和干扰问题大、难以增加新的联网终端。

 

这些问题的解决不仅仅是提高速度那么简单,高通认为需要从四个方面入手,可以总结为四个关键词:连接、感知、交互、安全。

 

其中连接的意思是支持Wi-Fi、蓝牙、蜂窝等不同技术的共存和交互。感知则是要求能够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。交互是强调用户的易用性,安全包括家中所有终端连接后,网络本身仍具备安全性,也包括智能终端本身的安全性。

 

1、网状Wi-Fi

这四个方面对应的要求需要对应的技术予以满足。高通首先介绍的就是Wi-Fi SON技术,这里的SON(Self-Organizing Network)可以直译为自组织网络,现在被通俗称为网状网络。它的原理是通过多台组网设备组织成一个Wi-Fi互联网络,解决家中网络信号覆盖问题。

网状网络先和以前用户买一台Wi-Fi网关回家的传统方式不同,它是在家中摆放一套三件装、四件装,甚至六件装的多台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。家里的终端设备可以就近连接一个网络节点,就近一面是根据信号的强度,另外一方面根据环境干扰的情况下,哪一个网络节点能够提供最好的带宽。根据不同终端对网络带宽和延时需求的不同,用户还可以设置2.4G或者5G的不同频段,或者接入不同网络节点。

 

网状网络的另一个特点是自修复功能,以家里联网的摄像头为例,当摄像头发现一些不正常的情况时,例如在不该开启的时段进行工作,或者抓取的数据情况出现异常,自组网自修复功能在发现情况有变化时会向用户提供警报,甚至将这种终端隔离,从而更加安全。

在介绍中,高通产品管理副总裁Gopi Sirineni还以中国比较标准的家庭接入场景为例,很多中国家庭将路由器摆放在某一角落,导致实际覆盖面积只有居住环境的1/4,且容易对邻居造成干扰,而通过高通的网状网络组网方案,家中有多个网络接入点(AP)时,情况要好很多。现场也给出了一些数据,中国典型家庭单路由器时,离路由器节点比较远的地方,数据点只有60M的吞吐量。使用高通网状网络解决方案后,即使在之前最弱的接入点,数据吞吐量也可以达到265M,同时,家庭网络的平均吞吐量也有50%以上的提升,增幅明显。

 

不仅如此,高通的网状网络还可以提供更多的智能功能,例如声音生物识别的能力,同时拥有唤醒词识别和低功耗待机模式下的操作能力,还拥有语音打断或语音穿插的功能,也就是不容易收到周围声音的干扰,此外,网状网络还拥有来源追踪的功能,就是如果你在一个房间听音乐,然后走到另一个房间,这个房间也有智能音箱的话,就可以接着刚才听的地方进行。

 

在本次活动的采访环节,现场有媒体表示,对于国内而言,网状Wi-Fi的组网目前普及并不高,并且价格也偏贵,那么它距离真正普及还有多远?对此高通表示,网状网络的设备在美国市场刚投放的时候价格也偏高,大概500美元,但是随着越来越多的用户采纳,如今三件装的价格也降到了300美元以内。所以,随着用户采纳越来越多,成本下降也是一个过程,而在中国来讲市场需求其实也是也是很大的,如果用户可以体验到产品的优势,认可产品的价值,市场发展快了,加上厂商之间的竞争,成本也会逐步下降。所以,相比较成本问题,高通更关注的其实是消费者对这类产品是否有深入的认知。在OEM方面,高通预计到明年大家在市面上会看到更多的网状组网技术的产品形态,同时高通也在和国内的运营商合作做开发的工作,在家庭刚入网的时候就开始尝试网状网络组网的配置,这样的方案也预计会在2019年会逐步进行。

2、射频感应

谈到智能性,还有一项技术是高通目前正在推动的,也是IT之家小编比较感兴趣的,就是在射频感应领域利用网状网络射频,面向空间AI感知技术。这项技术简单来讲就是利用射频信号环境的变化来感知在这个环境中移动的物体,在网状网络下,Wi-Fi信号可以遍布家中,通过不同的人、宠物或物体在射频环境中移动对环境产生的不同扰动信息来辨别哪些是熟人,哪些是陌生人,从而提升安全性。当然,这需要整合人工智能深度学习技术,对用户的使用习惯和需求进行深入洞察。目前这项技术基本还没有对应的产品,但整体来说,拥有很广泛的应用场景,例如对人物的动作侦测、位置跟随还有对环境的远程监测等。

在采访过程中,IT之家提出,因为射频侦测这一技术包含对人和宠物的一些动作、面部的识别,这很容易让人想到家用摄像头的监控,那么射频侦测是否会在未来逐步取代摄像头监控?它相较于摄像头监控又有哪些优势?对此Gopi Sirineni先生首先进行了澄清,他表示,射频的侦测不是用来作为面部的识别,更多是作为指纹特性的识别,它可以识别个体,但不是通过面部形象进行认知,而是根据每个人不同的动作形式来识别,所以,射频侦测并不是要取代摄像头监控。而相较于视频采集,射频侦测的优势在于它不需要人站在特定的位置,而是在用户平时的动作或生活习惯下就可以进行侦测学习。另一个优势在于隐私,因为射频感应只是在关键的动作方面有交互,不会有成像方面展示,这就不用担心数据上传到网上后如果泄露的危险。

 

至于商用的时间表,以家庭安全为例,预计在2019年1月份的CES展会上就会有相应的产品出现,另外,跟随个体的应用,就是在家里从一个房间到另一个房间看电视或听音乐,预计在明年6月的台北电脑展上就会有产品出现。

3、802.11ax

在Wi-Fi核心技术的演进方面,高通也处于领导地位。例如在最新的802.11ax技术标准基础上,高通还推出了一些自有特性,像8X8探测机制,在射频频谱的侦测方面可以做到8路侦测。即便终端用户并不是8X8,但是在射频通道的情况下,可以充分利用网络端是8X8的特性,更好地对网络情况进行优化,使得MU-MIMO和波束成形这两种使用场景下的效率变得更高。

在高通跟OEM厂商已经在对外发布,或者是已经商用的11ax产品中也有面向不同类型的解决方案。比如有企业级解决方案、运营商解决方案,也有零售商解决方案。在这几个不同的产品类型中,高通都是第一个和合作厂商推出11ax产品的。

 

另外在网络安全方面,高通正积极地推动WPA3的部署,这使得在万物互联终端众多的情况下,网络能够更加安全。

音频:满足下一代音频需求

在音频市场,高通专注的细分领域主要有两大块,第一是个人音频市场,第二是音箱市场。个人音频的市场主要包括蓝牙耳机、有线耳机、主动降噪(ANC)耳机等;音箱市场包括传统的蓝牙音箱市场、智能音箱市场,以及条形音箱市场。

1、QCC302X、QCC303X和QCC5100三大产品

 

高通今年针对音频音响市场发布了三个系列的产品,分别是QCC302X、QCC303X和QCC5100。他们都是单芯片设计,一颗芯片集成了蓝牙的收发器、处理器、DSP、音频编解码器(codec)等。在QCC5100系列产品上,Qualcomm还集成了混合主动降噪(ANC)。芯片的高度集成主要是为了满足未来更小型产品的需求。同时这三大产品都具有超低功耗的特性,毕竟耳机等小尺寸设计电池容量不能太大,超低功耗就显得很重要。

另外这三大产品还支持高达四核处理能力,这对音频品质提供了保障。同时可以支持面向未来的语音UI和语音助手。

 

有两项技术是重点介绍的,一种是TrueWireless Stereo,另外一种是TrueWireless Stereo Plus。如果手机是基于骁龙845、670、710移动平台,耳机会切换到TrueWireless Stereo Plus技术。在这种连接技术下,会有两路独立的音频流从手机直接传输到两个不同的耳机;而如果手机不支持TrueWireless Stereo Plus技术,耳机会自动转换到TrueWireless Stereo模式,这是一个通用模式,不前者不同在于,手机会把立体声的音乐先传到其中的一个耳机,再由它将音频流中继到另外一个耳机中。显然,TrueWireless Stereo Plus技术下更有优势。

首先,TrueWireless Stereo Plus下,音频流传输不需要通过人脑来做中继,从而大大提高了射频传输的可靠性;其次,TrueWireless Stereo Plus技术下,搭载骁龙845移动平台的智能手机可以向基于ADK6.x的耳机单独提供信号,不需要耳机作为中继器,可极大节省功耗,延长用户时长。同时,TrueWireless Stereo Plus“Qualcomm-to-Qualcomm”模式采用aptX的编码方式,可以保证在不同使用场景下保持接近CD的音质。

 

2、aptX及aptX Adaptive音频技术

aptX是一种基于子带ADPCM(SB-ADPCM)技术的数字音频压缩算法,目前已经建立了非常完善的生态系统。而高通设有专门针对aptX的IOP(input/output processor)测试,合作伙伴任何支持aptX的终端在上市之前都需要在实验室进行IOP测试,通过高通的认证测试之后,才会开售并声称该产品支持aptX音频。

数据显示,截止2018年第三季度,在整个生态系统中,高通已经和大概540个品牌或软件签订了授权协议;拥有约460个被许可方;支持超过300种包括手机、PC及平板电脑等源终端设备;有包括耳机和音箱在内的大概1000种类型的接收终端设备支持aptX技术;在设备数量方面,大概有40亿的设备支持aptX编码器;约1.5亿设备支持aptX解码器。

 

在aptX基础上,高通推出了aptX Adaptive技术,希望它最终能够取代有线。aptX Adaptive技术会根据外界的射频传输环境动态调整性能,保持一致、流畅的用户体验,稳定性很高;其次,aptX Adaptive还有根据消费内容来自动调节性能的特性,例如看视频、听音乐、打游戏会有不同的性能。

在音乐品质方面,aptX Adaptive可以达到接近CD、高保真的音乐传输品质,还具有低时延的特性,尤其针对游戏和视频场景。此外,aptX Adaptive还将支持真无线的技术,包括上文提到的TrueWireless Stereo和TrueWireless Stereo Plus。

 

总结

Wi-Fi和音频都是物联网时代的基础技术。在采访,有一位媒体朋友的提问很有意思:如何看待5G和Wi-Fi的关系?高通方面的回答很明确,5G未来不会取代Wi-Fi,相反,两者更是一种互补的关系。至于音频,在物联网时代,语音会是人和设备非常重要的交互方式,所以两者都很重要。

而高通目前在Wi-Fi网状网络市场占据第一的位置,在家庭、企业和场馆Wi-Fi方面的市场份额也是第一,而音频方面,高通也已经处在全球蓝牙音频市场第一的位置。这些成绩或许大部分消费者在平时的生活中并没有特别关注,但这正体现了基础技术的研发投入需要足够的耐心,当消费者对这些产品甚至技术达到一种普遍认知的状态时,或许就是真正的回报期。当然,从另一角度来讲,更重要的也是如何促进、提高消费者对基础技术和产品价值的普遍了解,从而提升规模化的能力。

责任编辑:魏洪亮
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