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WiFi6的重点放在了5GHz频段 大大提升了用户体验

时间:2020-12-14 点击:

WiFi 之于 5G,也是一个不可或缺的角色,在当前 5G 商用初期,网络还没有实现全方位覆盖,特别是很多智能终端设备不支持 5G 的情况下,采用“5G+WiFi”的 CPE,大行其道,被业内人士戏称为“伪 5G”的过渡方案。就算是在不久的将来 5G 普及了,受限于高频率下的基站覆盖广度,也不可能覆盖每一个犄角格拉,在高速率、低成本的驱动下,强调高传输速率的 WiFi6 更会进一步普及。

WiFi6 在 WLAN 中角色,就像 5G 在 WWAN 中的角色,属于在迎合消费者高带宽需求下的一步步通信制式的升级演进。

注:LAN(Local Area Network,局域网 )、WAN(Wide Area Network,广域网)、WLAN(Wireless LAN,无线局域网)、WWAN(Wireless WAN,无线广域网)、LPWAN(Low Power WAN,低功耗广域网)……

在主流的 WLAN 网络技术派别中,WiFi 扮演着一个最亲民、最大众的角色,你可以不用 Bluetooth,不用 Zigbee,但你不可能不用 WiFi……

WiFi 之于 5G,也是一个不可或缺的角色,在当前 5G 商用初期,网络还没有实现全方位覆盖,特别是很多智能终端设备不支持 5G 的情况下,采用“5G+WiFi”的 CPE,大行其道,被业内人士戏称为“伪 5G”的过渡方案。

就算是在不久的将来 5G 普及了,受限于高频率下的基站覆盖广度,也不可能覆盖每一个犄角格拉,在高速率、低成本的驱动下,强调高传输速率的 WiFi6 更会进一步普及。

这里需要进一步说明的是,WiFi 中的 5G,和我们通常听到的 5G(上一段提到的 5G)不是一回事。我们经常说的 5G 是第 5 代移动通信,而 WiFi 中的 5G,是 5GHz,指的是无线频率 / 频谱。

因为 WiFi 主要工作在非授权 ISM 频段(Industrial Scientific Medical),其中可供 WiFi 使用的主要有 2.4GHz 频段(范围 2.4-2.4835GHz)和 5GHz 频段(范围 5.725-5.875GHz),都属于微波频段。

WiFi6的重点放在了5GHz频段 大大提升了用户体验

WiFi5 到 WiFi6,是一次技术演进,更是一次标准演进。行业规模有,市场空间也广阔,只是创业机会很难发掘。这不是一个突破性和颠覆性的技术,从 WiFi4、WiFi5,到 WiFi6,只是一个原有技术的平滑升级演进,热闹的都是别人,游戏规则还是原来的规则,游戏选手还是原来的选手,大家共襄盛举,一起看热闹。

机会是有的,但并非遍地黄金,只能沙中陶金。

下面我们看看 WiFi6 到底是什么。

首先,WiFi 这个词是个“艺名”,底层的技术是无线通信技术,包括 WiFi6 所推崇的 MU-MIMO、OFDMA 等,对应的行业标准是 802.11 系列,幕后推动者是 IEEE,IEEE 最活跃的 Player 是以 Intel 为首的 IC 巨头们。

即:标准制定是在 IEEE-SA,产业推广是在 WiFi 联盟,各司其职,互相利益捆绑。

WiFi 标准(802.11 系列)诞生于 1999 年,经历了 20 年的发展,几乎每 5 年左右就会有一次标准升级,主要目的是为了带宽的升级。

WiFi6的重点放在了5GHz频段 大大提升了用户体验

其实在几年之前,WiFi 还没有像 2G、3G、4G、5G 一样,用断代的方式进行区分,行业内一般都按照 802.11 系列标准来区分,比如这款路由器支持 802.11b/g/n/ac……真正的断代,是从 2018.10 月开始,WiFi 联盟,作为一个“非盈利”的商业组织,为了更好的推广 WiFi 技术,仿照移动通信命名的方式,给 WiFi 分了层级,这样一来,清晰无比,大大方便了商业推(chao)广(zuo)。

注:为什么说 WiFi 联盟是一个商业组织?因为 WiFi 联盟虽然标称非营利组织,但是业务是牵扯到钱的,你以为每台 WiFi 设备上的商标,是随便贴的啊……所有 WiFi 产品,要通过 WiFi 联盟认证,必须成为 WiFi 联盟会员,还不算进行测试认证的费用。

去年热传的华为被 WiFi 联盟暂停会员资格,如果成真,也会影响华为未来在 WiFi 领域的产业布局,标准参与度下降,自身技术利益难以保障;产品认证受阻,和其他产品互联互通也会难以保障。对于 WiFi6,WiFi 联盟 2019 年开始对设备进行认证,因此,2019 年也被成为 WiFi6 产业元年。

其中,本文关注的 WiFi6,就是基于最新的 802.11ax 标准,前文提到过,802.11 标准的演进,目的主要还是针对传输速率的提升。

从通信最基本原理(香农定理)看,无线通信传输速率提升最有效办法就是加大带宽,而带宽增加的最直接粗暴的方法就是提高频率,越往高频,频谱资源越丰富,GHz 频段可比 MHz 频段资源充裕多了。

因此 WiFi6 的重点放在了 5GHz 频段,80MHz 的单频宽下最大速率达到 600Mbps,用户体验可以大大提升。

除了频率提升之外,WiFi6 还采用了 MU-MIMO 和 OFDMA 物理层技术,其实在无线通信领域,不同制式的无线通信方式,特别是底层技术,有着太多的重叠之处。

大家应该还有印象,在 5G 移动通信宣传和普及文章中,也都强调 OFDMA、MU-MIMO 为技术核心。

笔者最早接触 OFDMA,是在 2006 年左右,当时 WiMAX 技术(802.16 系列)作为一种新兴的技术进行产业化推广之时,也在着力宣传其物理层的调制技术,OFDM 和 OFDMA……

所谓 OFDM 和 OFDMA,形象来说就像京藏高速的车道,每个用户的通信就是一个车队,车队上拉着各种各样的数据,有小轿车车队,有出租车车队,有货车车队……每个车队来了,都给分配一条固定的车道,这就是 OFDM。因此就会出现小轿车车道空闲,而货车车队拥堵的情况,资源无法有效利用。而 OFDMA 则允许不同车队根据车道空闲情况,见缝扎针地挤进去,每条车道又形成了几个“子虚拟车道”,提升了效率和车道的利用率。

而 MU-MIMO(MulTI-User MulTIple-Input MulTIple-Output,多用户 - 多输入多输出)就更好理解了,MIMO 指的是多根天线,多根天线传输数据的能力肯定大大提高,就如同一车道变成四车道;而多用户指的是基站同时可以跟多个用户进行通信(注意,是同时,不是最大能支持多少用户连接)。

其实从 WiFi4 开始,就已经支持下行的 MU-MIMO,无线路由器支持多天线多用户,到了 WiFi6,上行和下行都支持多天线多用户,可以支持 8 个用户同时上行下行进行数据传输。

以上为 WiFi6 的两个核心技术,总的来说,无线通信也就差不多这样了,技术发展也基本上到顶了。不同通信的核心原理大同小异,技术重叠性很大。区别更多在于商业应用场景上,还有采用的无线通信频谱,是授权频段还是非授权频段。

接下来我们看一下具体的产业发展情况,同别的移动通信领域一样,WiFi 产业链也包括:芯片、模组、设备三大环节。其中设备包含发射终端(无线 AP)和接收端(各种 3C、物联网设备等)。

终端的需求,是驱动 WiFi 产业最核心动力,每年全球 WiFi 芯片的出货量高达数十亿,其中智能手机每年 2019 年出货量就高达 13 亿,而 WiFi 几乎是标配,占据了 WiFi 芯片的半壁江山。其余为笔记本电脑,平板电脑,物联网终端设备,如智能家居、可穿戴设备、VRAR、车载电子设备等。

在 WiFi 芯片领域,还是以国际传统 IC 设计和无线连接芯片厂商为主导,包括 Broadcom(博通)、Qualcomm(高通收购创锐讯 Atheros)、NXP(恩智浦收购 Marvell 的 WiFi 和蓝牙业务)、TI(德州仪器) 、MTK(联发科收购雷凌 Ralink)、Realtek(瑞昱)、Infineon(英飞凌收购赛普拉斯 Cypress)等。

而国内的 IC 设计新锐公司,也在布局该领域,包括乐鑫科技、博通集成、瑞芯微、海思、翱捷科技、北京新岸线、南方硅谷、亮牛半导体、联盛德、矽昌通信、康希通信等。

WiFi6的重点放在了5GHz频段 大大提升了用户体验

当然,除了 WiFi 芯片,围绕着 WiFi6 给整个 WLAN 市场带来的更新换代机会,也会衍生出一些集成电路新的市场空间,比如 MCU,比如射频前端芯片等等。

需要一提的是,翱捷科技(ASR)是集成电路领域的一颗冉冉升起的新星。最近刚刚获得小米的战略投资,其余投资方还包括元禾华创,兴业证券,弘信资本,久有股权投资基金。

翱捷科技是一家由阿里巴巴集团投资的集成电路设计公司,专注于移动智能通讯终端、物联网、导航及其他消费类电子芯片的的平台研发、方案提供、技术支持等服务,产品线覆盖包括 2G、3G、4G 在内的多制式通讯标准。

上一次翱捷科技引起关注是在 2018 年,在 2018 杭州云栖大会万物智联峰会上, 翱捷科技正式发布国内首款、采用超低功耗 LoRa 集成的单芯片 SoC-ASR6501,集成了赛普拉斯 PSoC 4100S Plus MCU 以及 Semtech 公司的 LoRa 收发器。

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