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6GHz Wi-Fi技术持续提升速度/频宽性能

2021-3-28 17:54| 查看: 918| 评论: 0

在過去的二十年,Wi-Fi不斷演進,標準的發展為半導體和軟體製造商提供了新的能力去開發解決方案,以支援新的應用採用 Wi-Fi,並為現有應用帶來新功能...

物聯網(IoT)催生了許多無線新應用,Wi-Fi技術則引領無線網路連結演進超過20年;隨著技術的進展和價格可負擔性,Wi-Fi變得無所不在,各種Wi-Fi裝置實現了全球市場跨領域新興應用案例。

在過去的二十年,Wi-Fi不斷演進,從1999年的Wi-Fi 1到2020 年的Wi-Fi 6,標準涵蓋IEEE 802.11b、11a、11g、11n 11ac和11ax。標準的發展為半導體和軟體製造商提供了新的能力去開發解決方案,以支援新的應用採用 Wi-Fi,並為現有應用帶來新功能。如表1所示,Wi-Fi的頻寬呈指數級增加,從Wi-Fi 1的11 Mbps到Wi-Fi 6的9.6 Gbps。

表1:Wi-Fi技術演進。

 

當Wi-Fi 4採用稱為多輸入多輸出(Multiple Input, Multiple Output;MIMO)的天線技術時,速度也顯著提高。在表1中MIMO欄位的第一個數字表示用於發送的資料流(data stream)/天線的數量,第二個數字表示用於接收的資料流/天線數量。對於Wi-Fi,系統通常是平衡的,具有相等數量的發射和接收天線,但是該技術還支援非對稱架構。

使用MIMO類似於增加高速公路上的車道數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技術:多用戶MIMO (MU-MIMO)。MU-MIMO同時將MIMO性能擴展到多個用戶端。MU-MIMO的導入讓具有多個天線的多個裝置能同時進行通訊,並且為每個連結分配了特有的空間頻寬。

MU-MIMO類似於多層高速公路,能支援更多交通流量同時流向多個目的地。MU-MIMO帶來的好處隨著天線數量的增加而增加,因為可以將接收用戶端劃分為子群,讓每個子群獲得專屬頻寬。例如,具有8×8 MU-MIMO的接入點可以將其分為三組2×2。但是,實際影響是處理MU-MIMO所需的訊號處理呈比例增加。

6GHz的採用與MU-MIMO

最新的Wi-Fi標準Wi-Fi 6E納入6GHz免執照頻段,僅在美國提供1200MHz的免執照頻譜; 幾乎比當前2.4GHz和5GHz頻段總和的五倍還多。更多頻譜和通道的可用性等於更高速度接取,以及實現更低延遲傳輸的高性能連網、遊戲和影音串流。8K HDTV和虛擬實境(VR)/擴增實境(AR)應用可以輕鬆地與家庭中的舊版Wi-Fi裝置共存。企業熱點和戶外應用也可以利用MU-MIMO和Wi-Fi 6E提供的高性能多用戶端運作的可用頻寬。

Wi-Fi 6E為產業和市場帶來了龐大的機會,但是,採用新頻段會給整個基礎建設帶來巨大挑戰。由於消費者已經渴望利用Wi-Fi 6E的優勢,因此OEM和服務翁應商面臨著將新型閘道器、路由器、IoT中樞、網狀網路中繼器和接入點推向市場、以提供Wi-Fi 6E能力的壓力,同時又需要對在2.4GHz和5.0GHz頻段下運作的傳統裝置提供高性能支援。

智慧家庭和IoT裝置如溫控器、照明、監控攝影機、多媒體設備、4K和8K HDTV等,對現有的傳統Wi-Fi網路提出了更高的要求,因為大多數此類裝置使用2.4GHz和5GHz頻段,必須提供一致的服務品質及高連結性,才能實現不間斷和可靠的運作。

用戶端6GHz的採用需要時間,主流用戶端以往要採用新的Wi-Fi標準需要兩到三年。在此之前,使用者只需要家中的雙頻,而且無論是服務供應商或用戶,都不會願意為不能使用的高價服務付費。

安森美半導體(On Semiconductor)的AdaptivMIMO技術使服務供應商能開發並為所有用戶提供一體化的方案,包含性能最佳的雙頻運作,並且可以透過軟體重新配置,以分配部分Wi-Fi流和天線來支援6GHz運作,將Wi -Fi 6E用戶端裝置導入家用。這使OEM和服務供應商可以減少閘道器/路由器的配置數量,簡化支援Wi-Fi 6E設備的佈建時間。

AdaptivMIMO

安森美半導體的AdaptiveMIMO技術是在MIMO和MU-MIMO的上層,提供了動態配置無線電和RF前端的能力,以將8×8 5 GHz無線電拆分和配置為兩個4×4無線電,可以同時在5 GHz和6 GHz運作。

對於採用2.4 GHz RF如藍牙低功耗(BLE)或Zigbee的IoT中樞和閘道器,透過AdaptivMIMO分擔家庭中支援6GHz的裝置工作,可減少整體網路壅塞,並提高連接性、範圍和減小延遲,從而改善智慧家庭體驗。透過AdaptivMIMO將支援Wi-Fi 6E的裝置轉移到6GHz頻段,可以為在擁擠的2.4GHz和5GHz頻段運作之傳統裝置釋放頻寬,為用戶提供更高的體驗品質,同時減少客訴、降低網路服務供應商(ISP)的營運成本。

Wi-Fi的未來

Wi-Fi 6E為消費者帶來了顯著的新功能和優勢,這一定不會是業界最後一次擴展這種通用而強大技術的能力。802.11be或Wi-Fi 7是正在發展中的下一個標準,將透過把通道頻寬加倍和調變技術,來提供比Wi-Fi 6E更高的速度能力;此外還將添加針對低延遲網路的強化功能,在多接入點網路中提升高頻寬性能,以支援低延遲的遊戲、視訊和連網應用。

隨著社會習慣的變化,人們越來越傾向於在線上和在移動間使用更多資料,對同時流向多個裝置的更高頻寬的需求將繼續增加。5G蜂巢式網路的出現無疑將為戶外用戶帶來顯著的好處,但是由於5G仍是需取得執照的技術,它將始終由蜂巢式網路供應商掌控。因此市場普遍認為,5G將與Wi-Fi相輔相成,Wi-Fi仍然是可以滿足家庭內外對更高頻寬需求的唯一免執照無線技術。

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