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Wi-Fi 6技术持续提升速度/频宽性能,对于多媒体设备、4K和8K HDTV等很重要

8KCINE 发布于 03月24日 本文共2265个字,预计阅读时间需要6分钟。

物联网(IoT)催生了许多无线新应用,Wi-Fi技术则引领无线网路连结演进超过20年;随着技术的进展和价格可负担性,Wi-Fi变得无所不在,各种Wi-Fi装置实现了全球市场跨领域新兴应用案例。

在过去的二十年,Wi-Fi不断演进,从1999年的Wi-Fi 1到2020 年的Wi-Fi 6,标准涵盖IEEE 802.11b、11a、11g、11n 11ac和11ax。标准的发展为半导体和软体制造商提供了新的能力去开发解决方案,以支援新的应用采用Wi-Fi,并为现有应用带来新功能。如表1所示,Wi-Fi的频宽呈指数级增加,从Wi-Fi 1的11 Mbps到Wi-Fi 6的9.6 Gbps。

当Wi-Fi 4采用称为多输入多输出(Multiple Input, Multiple Output;MIMO)的天线技术时,速度也显著提高。在表1中MIMO栏位的第一个数字表示用于发送的资料流(data stream)/天线的数量,第二个数字表示用于接收的资料流/天线数量。对于Wi-Fi,系统通常是平衡的,具有相等数量的发射和接收天线,但是该技术还支援非对称架构。

使用MIMO类似于增加高速公路上的车道数量以支持更多的交通流量。Wi-Fi 5和Wi-Fi 6也利用了下一代MIMO技术:多用户MIMO (MU-MIMO)。MU-MIMO同时将MIMO性能扩展到多个用户端。MU-MIMO的导入让具有多个天线的多个装置能同时进行通讯,并且为每个连结分配了特有的空间频宽。

MU-MIMO类似于多层高速公路,能支援更多交通流量同时流向多个目的地。MU-MIMO带来的好处随着天线数量的增加而增加,因为可以将接收用户端划分为子群,让每个子群获得专属频宽。例如,具有8×8 MU-MIMO的接入点可以将其分为三组2×2。但是,实际影响是处理MU-MIMO所需的讯号处理呈比例增加。

6GHz的采用与MU-MIMO

最新的Wi-Fi标准Wi-Fi 6E纳入6GHz免执照频段,仅在美国提供1200MHz的免执照频谱; 几乎比当前2.4GHz和5GHz频段总和的五倍还多。更多频谱和通道的可用性等于更高速度接取,以及实现更低延迟传输的高性能连网、游戏和影音串流。8K HDTV和虚拟实境(VR)/扩增实境(AR)应用可以轻松地与家庭中的旧版Wi-Fi装置共存。企业热点和户外应用也可以利用MU-MIMO和Wi-Fi 6E提供的高性能多用户端运作的可用频宽。

Wi-Fi 6E为产业和市场带来了庞大的机会,但是,采用新频段会给整个基础建设带来巨大挑战。由于消费者已经渴望利用Wi-Fi 6E的优势,因此OEM和服务翁应商面临着将新型闸道器、路由器、IoT中枢、网状网路中继器和接入点推向市场、以提供Wi-Fi 6E能力的压力,同时又需要对在2.4GHz和5.0GHz频段下运作的传统装置提供高性能支援。

智慧家庭和IoT装置如温控器、照明、监控摄影机、多媒体设备、4K和8K HDTV等,对现有的传统Wi-Fi网路提出了更高的要求,因为大多数此类装置使用2.4GHz和5GHz频段,必须提供一致的服务品质及高连结性,才能实现不间断和可靠的运作。

用户端6GHz的采用需要时间,主流用户端以往要采用新的Wi-Fi标准需要两到三年。在此之前,使用者只需要家中的双频,而且无论是服务供应商或用户,都不会愿意为不能使用的高价服务付费。

安森美半导体(On Semiconductor)的AdaptivMIMO技术使服务供应商能开发并为所有用户提供一体化的方案,包含性能最佳的双频运作,并且可以透过软体重新配置,以分配部分Wi-Fi流和天线来支援6GHz运作,将Wi -Fi 6E用户端装置导入家用。这使OEM和服务供应商可以减少闸道器/路由器的配置数量,简化支援Wi-Fi 6E设备的布建时间。

AdaptivMIMO

安森美半导体的AdaptiveMIMO技术是在MIMO和MU-MIMO的上层,提供了动态配置无线电和RF前端的能力,以将8×8 5 GHz无线电拆分和配置为两个4×4无线电,可以同时在5 GHz和6 GHz运作。

对于采用2.4 GHz RF如蓝牙低功耗(BLE)或Zigbee的IoT中枢和闸道器,透过AdaptivMIMO分担家庭中支援6GHz的装置工作,可减少整体网路壅塞,并提高连接性、范围和减小延迟,从而改善智慧家庭体验。透过AdaptivMIMO将支援Wi-Fi 6E的装置转移到6GHz频段,可以为在拥挤的2.4GHz和5GHz频段运作之传统装置释放频宽,为用户提供更高的体验品质,同时减少客诉、降低网路服务供应商(ISP)的营运成本。

Wi-Fi的未来

Wi-Fi 6E为消费者带来了显著的新功能和优势,这一定不会是业界最后一次扩展这种通用而强大技术的能力。802.11be或Wi-Fi 7是正在发展中的下一个标准,将透过把通道频宽加倍和调变技术,来提供比Wi-Fi 6E更高的速度能力;此外还将添加针对低延迟网路的强化功能,在多接入点网路中提升高频宽性能,以支援低延迟的游戏、视讯和连网应用。

随着社会习惯的变化,人们越来越倾向于在线上和在移动间使用更多资料,对同时流向多个装置的更高频宽的需求将继续增加。5G蜂巢式网路的出现无疑将为户外用户带来显著的好处,但是由于5G仍是需取得执照的技术,它将始终由蜂巢式网路供应商掌控。因此市场普遍认为,5G将与Wi-Fi相辅相成,Wi-Fi仍然是可以满足家庭内外对更高频宽需求的唯一免执照无线技术。

责编:Judith Cheng

本文同步刊登于《电子工程专辑》杂志繁体中文版2021年3月号

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