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WiFi6

2021-09-06
作者:周彬
來源:電子技術應用
關鍵詞: WIFI6

  根據半導體行業觀察消息,高通、博通、Marvell 等芯片廠商已經推出了WiFi6的芯片,國內也有例如樂鑫科技、博通集成等公司推出了相關芯片,除此之外,在今年登錄科創板的翱捷科技也在其招股書中寫道要布局商業WiFi6芯片項目。并且TP-Link目前也組建了團隊,旨在研發用于智能家居的WiFi6芯片。由此來看,他們也為本就已經很熱鬧的WiFi6芯片市場再增添了一位新成員。

  由此可見WiFi6的賽道已經越來越熱鬧了。那么WiFi6究竟是什么呢?

  WiFi6定義

  WiFi 6(原稱:IEEE 802.11.ax)即第六代無線網絡技術,是WiFi標準的名稱。是WiFi聯盟創建于IEEE 802.11標準的無線局域網技術。WiFi 6將允許與多達8個設備通信,最高速率可達9.6Gbps。

  WiFi6的特點

  WiFi6最大的特點就是其采用的是OFDMA、MU-MIMO等技術,可以同時支持多個終端設備并行傳輸。而以往的WiFi5采用的時候OFDM技術,連接設備需要排隊依次進行通信,這就造成一旦連接設備數多,等待時間就過長,網絡延時大大提升。

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  WiFi6與前幾代WiFi的區別

  ①   超大帶寬,速度更快

  相比于上一代802.11ac的WiFi5,WiFi6最大傳輸速率由前者的3.5Gbps,提升到了9.6Gbps,理論速度提升了近3倍。頻段方面WiFi 5只涉及5GHz,WiFi 6則覆蓋2.4/5GHz,完整涵蓋低速與高速設備。調制模式方面,WiFi 6支持1024-QAM,高于WiFi 5的256-QAM,數據容量更高,意味著更高的數據傳輸速度。電信千兆寬帶環境下,近距離測速可達800M以上,輕松實現大型游戲等所需的高速傳輸。

  ②超低延時,更多終端

  WiFi 6同時支持上行與下行MU-MIMO,這意味著移動設備與無線路由器之間上傳與下載數據時都可體驗MU-MIMO,進一步提高無線網絡帶寬利用率。WiFi 6最多可支持的空間數據流由WiFi 5的4條提升至8條,也就是可最大支持8×8 MU-MIMO。

  WiFi 6采用了OFDMA(正交頻分多址)技術,它是WiFi 5所采用的OFDM技術的演進版本,將OFDM 和 FDMA技術結合,在利用OFDM對信道進行父載波化后,在部分子載波上加載傳輸數據的傳輸技術,允許不同用戶共用同一個信道,允許更多設備接入,響應時間更短,延時更低。

  在超低延時和更高的帶寬利用率加持下,WiFi6能連接更多的終端,連接手機、智能家居等最高可達128個。

  ③ 抗干擾性強,更安全

  WiFi6采用信道著色技術,給每一個設備進行獨立標注,然后在數據中加入相應的標簽,允許多個AP在同意信道運行而不互相干擾。并且Wifi6設備采用的是新一代WiFi加密協議WPA3,它是人們使用廣泛的WPA 2協議的升級版本,安全性進一步提升,可以更好的阻止強力攻擊,暴力破解等。

  ④ 功耗低,覆蓋廣

  WiFi6引入了TARget Wake Time(TWT)技術,允許設備與無線路由器之間主動規劃通信時間,減少無線網絡天線使用及信號搜索時間,能夠一定程度上減少電量消耗,提升設備續航時間。WiFi6路由器覆蓋范圍較上一代技術至少提升30%,可是信號傳輸更遠,享受到可靠、順暢、無死角的連接質量。

  WiFi6和5G

  5G是蜂窩數字移動通信技術,既可用于廣域高速移動通信,又可用于室內無線上網,具有傳輸速率高、時延小、并發能力強等優點,但系統復雜、成本高。WiFi 6是無線接入技術,主要用于室內無線終端上網,具有傳輸速率高、系統簡單、成本低等優點,但不適用于高速移動通信。

  5G和WiFi 6具有以下特點:

  5G上行峰值傳輸速率達10Gbit/s,下行峰值傳輸速率達20Gbit/s。WiFi 6在80MHz帶寬下,單條空間流的峰值速率為600Mbit/s,在帶寬為160MHz、8條空間流的情況下,峰值速率達9.6G bit/s。

  5G在eMBB場景下時延小于4ms,在uRLLC場景下時延小于1ms。WiFi 6平均時延為20ms,遠高于5G的時延。因此,在時延方面,5G優于WiFi 6。

  5G移動性強,跨區連接速度快,可實現跨區網絡無縫切換。WiFi 6跨區建立連接較慢。

  5G系統復雜、成本高,WiFi 6系統簡單、成本低。因此,在系統建設投入方面,WiFi 6優于5G。

  WiFi6的核心技術

  MU-MIMO

  是指在無線通信系統里,一個基站同時服務于多個移動終端,基站之間充分利用天線的空域資源與多個用戶同時進行通信。

  現代家庭生活中經常會遇到WIFI網絡卡頓的問題, 這是因為根據802.11ac標準,AP(路由器、熱點)一次只能和一個終端通訊。在同一時刻,如果大量設備接入到同一個Wi-Fi網絡,網絡就會變慢變卡。

  MU-MIMO技術可以改變Wi-Fi網絡的運行方式,改善網絡資源利用率,顯著提高網絡總吞吐量和總容量,將終端上網速度大幅提升。

  WiFi6采用完整的MU-MIMO技術,支持上下行,可以一次同事支撐8個終端設備,大大提高效率。

  OFDMA

  OFDMA系統可動態地把可用帶寬資源分配給需要的用戶,很容易實現系統資源的優化利用。由于不同用戶占用互不重疊的子載波集,在理想同步情況下,系統無多戶間干擾,即無多址干擾(MAI)。OFDMA方案可以看作將總資源(時間、帶寬)在頻率上進行分割,實現多用戶接入。

  WiFi6使用了蜂窩網絡采用的OFDMA,可以同事并行運輸多個數據,各個用戶不需要排隊等待、相互競爭。

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  來源:機電人脈公眾號

  WiFi6市場現狀

  WiFi 6芯片中,用于消費電子、路由器、移動設備端的均需要高性能的WiFi 6芯片,需要設計成SOC或者Combo chip,而用于物聯網的WiFi 6芯片只需要設計成MCU即可。據IDC數據統計,在高性能WiFi 6芯片中,主要由高通,博通和聯發科占據80%以上市場。其中移動設備端主要由高通,聯發科,博通占據,國內僅海思占有15%左右份額;路由器、網關主要由聯發科、博通、高通、瑞昱占據,消費電子主要由聯發科、瑞昱、恩智浦占據。

  2017年,高通宣布推出端到端的802.11ax產品組合,其中包括用于網絡基礎設施的IPQ 8074 SoC、用于客戶端設備的QCA 6290解決方案,這讓高通公司成為第一家宣布支持802.11ax的端到端商業解決方案的公司。

  2017年8月,博通宣布推出業界首個完整的802.11ax解決方案。其代表BCM43684是獨立的WiFi 6 路由芯片,單顆支持4×4 MU-MIMO的5G或2.4G頻段(160Mhz頻寬),最多可以外掛三顆,既兩顆5G和一顆2.4G組成組成最強WiFi 6:AX11000。

  聯發科MT7622BV芯片是聯發科高端WiFi 6芯片,4X4 MIMO,相比于高通和博通WiFi 6 芯片,性能上要差一些,但是價格比較有優勢,綜合來看性價比較高,所以在國內路由器、網關市場中占比最高。

  樂鑫科技主營無線通信芯片的研發、設計和銷售,WiFi MCU 通信芯片市占率全球第一,龍頭地位顯著。ESP8266 和 ESP32 是公司主力產品,在性能、集成度、功耗和穩定性等物聯網應用核心要素方面具備顯著的市場競爭優勢,積累了涂鴉智能、小米等優質客戶資源,有望充分受益國產 AIOT 產業的崛起機遇。

  華為依托于對5G技術的深厚理解和掌握,也成為了WiFi 6標準的主要貢獻者,公司專家擔任了5個WiFi國際標準工作組主席職位。華為的WiFi 6 芯片做到了2*2 MIMO,在國內企業技術最領先。




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