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WiFi6

2021-09-06
作者:周彬
来源:电子技术应用
关键词: WIFI6

  根据半导体行业观察消息,高通、博通、Marvell 等芯片厂商已经推出了WiFi6的芯片,国内也有例如乐鑫科技、博通集成等公司推出了相关芯片,除此之外,在今年登录科创板的翱捷科技也在其招股书中写道要布局商业WiFi6芯片项目。并且TP-Link目前也组建了团队,旨在研发用于智能家居的WiFi6芯片。由此来看,他们也为本就已经很热闹的WiFi6芯片市场再增添了一位新成员。

  由此可见WiFi6的赛道已经越来越热闹了。那么WiFi6究竟是什么呢?

  WiFi6定义

  WiFi 6(原称:IEEE 802.11.ax)即第六代无线网络技术,是WiFi标准的名称。是WiFi联盟创建于IEEE 802.11标准的无线局域网技术。WiFi 6将允许与多达8个设备通信,最高速率可达9.6Gbps。

  WiFi6的特点

  WiFi6最大的特点就是其采用的是OFDMA、MU-MIMO等技术,可以同时支持多个终端设备并行传输。而以往的WiFi5采用的时候OFDM技术,连接设备需要排队依次进行通信,这就造成一旦连接设备数多,等待时间就过长,网络延时大大提升。

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  WiFi6与前几代WiFi的区别

  ①   超大带宽,速度更快

  相比于上一代802.11ac的WiFi5,WiFi6最大传输速率由前者的3.5Gbps,提升到了9.6Gbps,理论速度提升了近3倍。频段方面WiFi 5只涉及5GHz,WiFi 6则覆盖2.4/5GHz,完整涵盖低速与高速设备。调制模式方面,WiFi 6支持1024-QAM,高于WiFi 5的256-QAM,数据容量更高,意味着更高的数据传输速度。电信千兆宽带环境下,近距离测速可达800M以上,轻松实现大型游戏等所需的高速传输。

  ②超低延时,更多终端

  WiFi 6同时支持上行与下行MU-MIMO,这意味着移动设备与无线路由器之间上传与下载数据时都可体验MU-MIMO,进一步提高无线网络带宽利用率。WiFi 6最多可支持的空间数据流由WiFi 5的4条提升至8条,也就是可最大支持8×8 MU-MIMO。

  WiFi 6采用了OFDMA(正交频分多址)技术,它是WiFi 5所采用的OFDM技术的演进版本,将OFDM 和 FDMA技术结合,在利用OFDM对信道进行父载波化后,在部分子载波上加载传输数据的传输技术,允许不同用户共用同一个信道,允许更多设备接入,响应时间更短,延时更低。

  在超低延时和更高的带宽利用率加持下,WiFi6能连接更多的终端,连接手机、智能家居等最高可达128个。

  ③ 抗干扰性强,更安全

  WiFi6采用信道着色技术,给每一个设备进行独立标注,然后在数据中加入相应的标签,允许多个AP在同意信道运行而不互相干扰。并且Wifi6设备采用的是新一代WiFi加密协议WPA3,它是人们使用广泛的WPA 2协议的升级版本,安全性进一步提升,可以更好的阻止强力攻击,暴力破解等。

  ④ 功耗低,覆盖广

  WiFi6引入了TARget Wake Time(TWT)技术,允许设备与无线路由器之间主动规划通信时间,减少无线网络天线使用及信号搜索时间,能够一定程度上减少电量消耗,提升设备续航时间。WiFi6路由器覆盖范围较上一代技术至少提升30%,可是信号传输更远,享受到可靠、顺畅、无死角的连接质量。

  WiFi6和5G

  5G是蜂窝数字移动通信技术,既可用于广域高速移动通信,又可用于室内无线上网,具有传输速率高、时延小、并发能力强等优点,但系统复杂、成本高。WiFi 6是无线接入技术,主要用于室内无线终端上网,具有传输速率高、系统简单、成本低等优点,但不适用于高速移动通信。

  5G和WiFi 6具有以下特点:

  5G上行峰值传输速率达10Gbit/s,下行峰值传输速率达20Gbit/s。WiFi 6在80MHz带宽下,单条空间流的峰值速率为600Mbit/s,在带宽为160MHz、8条空间流的情况下,峰值速率达9.6G bit/s。

  5G在eMBB场景下时延小于4ms,在uRLLC场景下时延小于1ms。WiFi 6平均时延为20ms,远高于5G的时延。因此,在时延方面,5G优于WiFi 6。

  5G移动性强,跨区连接速度快,可实现跨区网络无缝切换。WiFi 6跨区建立连接较慢。

  5G系统复杂、成本高,WiFi 6系统简单、成本低。因此,在系统建设投入方面,WiFi 6优于5G。

  WiFi6的核心技术

  MU-MIMO

  是指在无线通信系统里,一个基站同时服务于多个移动终端,基站之间充分利用天线的空域资源与多个用户同时进行通信。

  现代家庭生活中经常会遇到WIFI网络卡顿的问题, 这是因为根据802.11ac标准,AP(路由器、热点)一次只能和一个终端通讯。在同一时刻,如果大量设备接入到同一个Wi-Fi网络,网络就会变慢变卡。

  MU-MIMO技术可以改变Wi-Fi网络的运行方式,改善网络资源利用率,显著提高网络总吞吐量和总容量,将终端上网速度大幅提升。

  WiFi6采用完整的MU-MIMO技术,支持上下行,可以一次同事支撑8个终端设备,大大提高效率。

  OFDMA

  OFDMA系统可动态地把可用带宽资源分配给需要的用户,很容易实现系统资源的优化利用。由于不同用户占用互不重叠的子载波集,在理想同步情况下,系统无多户间干扰,即无多址干扰(MAI)。OFDMA方案可以看作将总资源(时间、带宽)在频率上进行分割,实现多用户接入。

  WiFi6使用了蜂窝网络采用的OFDMA,可以同事并行运输多个数据,各个用户不需要排队等待、相互竞争。

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  来源:机电人脉公众号

  WiFi6市场现状

  WiFi 6芯片中,用于消费电子、路由器、移动设备端的均需要高性能的WiFi 6芯片,需要设计成SOC或者Combo chip,而用于物联网的WiFi 6芯片只需要设计成MCU即可。据IDC数据统计,在高性能WiFi 6芯片中,主要由高通,博通和联发科占据80%以上市场。其中移动设备端主要由高通,联发科,博通占据,国内仅海思占有15%左右份额;路由器、网关主要由联发科、博通、高通、瑞昱占据,消费电子主要由联发科、瑞昱、恩智浦占据。

  2017年,高通宣布推出端到端的802.11ax产品组合,其中包括用于网络基础设施的IPQ 8074 SoC、用于客户端设备的QCA 6290解决方案,这让高通公司成为第一家宣布支持802.11ax的端到端商业解决方案的公司。

  2017年8月,博通宣布推出业界首个完整的802.11ax解决方案。其代表BCM43684是独立的WiFi 6 路由芯片,单颗支持4×4 MU-MIMO的5G或2.4G频段(160Mhz频宽),最多可以外挂三颗,既两颗5G和一颗2.4G组成组成最强WiFi 6:AX11000。

  联发科MT7622BV芯片是联发科高端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,但是价格比较有优势,综合来看性价比较高,所以在国内路由器、网关市场中占比最高。

  乐鑫科技主营无线通信芯片的研发、设计和销售,WiFi MCU 通信芯片市占率全球第一,龙头地位显著。ESP8266 和 ESP32 是公司主力产品,在性能、集成度、功耗和稳定性等物联网应用核心要素方面具备显著的市场竞争优势,积累了涂鸦智能、小米等优质客户资源,有望充分受益国产 AIOT 产业的崛起机遇。

  华为依托于对5G技术的深厚理解和掌握,也成为了WiFi 6标准的主要贡献者,公司专家担任了5个WiFi国际标准工作组主席职位。华为的WiFi 6 芯片做到了2*2 MIMO,在国内企业技术最领先。




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