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WiFi7首發(fā),賽道里面有黃金

 返璞3歸真 2022-05-24 發(fā)布于山西

5月4日,高通宣布推出支持WiFi7網(wǎng)絡的第三代高通專業(yè)聯(lián)網(wǎng)平臺產(chǎn)品組合,據(jù)高通自己介紹,其第三代專業(yè)聯(lián)網(wǎng)平臺是目前全球性能最高的商用WiFi7網(wǎng)絡基礎設施平臺,它為用戶和行業(yè)帶來更強的WiFi連接方案。

隨著WLAN技術的發(fā)展,家庭、企業(yè)等越來越依賴WiFi,并將其作為接入網(wǎng)絡的主要手段。近年來出現(xiàn)的新型應用對吞吐率和延遲要求更高,比如4K和8K視頻、VR/AR、高分辨率游戲、遠程辦公、在線視頻會議和云計算等。因此,WiFi7應運而生。

WiFi關鍵技術

WiFi網(wǎng)絡可以有效地感知外界環(huán)境出現(xiàn)的變化, 進而更深次的進行理解與學習, 高效調整與配置通信網(wǎng)絡內部的相關資源,以此來迎合外界環(huán)境發(fā)生的轉變。通過充分借鑒WiFi認知網(wǎng)絡技術, 既能解決頻譜日漸增長的需求和有限頻譜資源之間的沖突,還能將頻譜資源緊缺的問題進行有效地解決,促使頻譜應用效率的合理提高。

頻譜共享

頻譜共享可借助于管理干擾項讓用戶最大化提升對頻譜的應用概率。頻譜可從不同層面進行分類,依據(jù)不同的網(wǎng)絡構架劃分成分布式與集中式。

頻譜感知

在WiFi網(wǎng)絡技術中,頻譜感知作為核心的技術之一,此種技術可以通過頻譜空洞、時域、發(fā)現(xiàn)頻域為廣大用戶供應有價值的頻譜??勺灾鳈z測主用戶的信號方法包含三大種類,即檢測循環(huán)平穩(wěn)特征、檢測匹配濾波器、檢測能量。

動態(tài)接入

在WiFi網(wǎng)絡技術中, 動態(tài)頻譜接入技術既能分成開放式共享形式、多層接入形式、動態(tài)專項應用的模式。其中專用動態(tài)模式中主用戶能夠完全支配頻譜, 同時還能隨意選擇技術與服務方式。開放式共享模式能夠共享多樣化的系統(tǒng),并且他們相互之間不存在任何干擾。

WiFi的發(fā)展

WiFi聯(lián)盟成立于1999年,經(jīng)過20多年的發(fā)展,2018年底,WiFi聯(lián)盟宣布改變WiFi標準的命名方式,將不再采用電子工程專業(yè)名詞,取而代之的是最新的WiFiX,比如WiFi6。

2009年,802.11n的發(fā)布,也就是WiFi 4的問世是行業(yè)的重要轉折點,WiFi 4將傳輸速率從54 Mbit/s 變?yōu)樽罡?600 Mbit/s,引入了MIMO技術,同時支持2.4Ghz 與 5Ghz雙頻段。

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2013年WiFi 5(802.11ac)技術正式通過,引入了MU-MIMO技術,只在5G頻段工作,速度可以達到6.9Gbps。

2019年WiFi6(802.11ax)引入了OFDMA技術,速度可以達到14Gbps。

2021年WiFi 6E(802.11ax)新增了6GHz的頻段增加1200MHz頻譜資源,支持2.4GHz、5GHz和6GHz 三個頻段。

2022年WiFi7將引入CMU-MIMO技術最多可支持16條數(shù)據(jù)流,可以處理至少30 Gbps,可能高達40Gbps。其次 WiFi 7除了支持傳統(tǒng)的2.4GHz和5GHz兩個頻段,還將新增支持6GHz頻段,并且三個頻段能同時工作。

身懷絕技的WiFi7

WiFi7協(xié)議的目標是將WLAN網(wǎng)絡的吞吐率提升到30Gbps,并且提供低時延的接入保障。為了滿足這個目標,整個協(xié)議在PHY層和MAC層都做了相應的改變。相對于WiFi6協(xié)議,WiFi7協(xié)議帶來的主要技術變革點如下:

支持最大320MHz帶寬

2.4GHz和5GHz頻段免授權頻譜有限且擁擠,現(xiàn)有WiFi在運行VR/AR等新興應用時,不可避免地會遇到QoS低的問題。為了實現(xiàn)最大吞吐量不低于30Gbps的目標,WiFi7將繼續(xù)引入6GHz頻段,并增加新的帶寬模式,包括連續(xù)240MHz,非連續(xù)160+80MHz,連續(xù)320MHz和非連續(xù)160+160MHz。WiFi7可以提供超過40Gbps的峰值速率,比WiFi6E高出4倍。

支持Multi-RU機制

在WiFi6中,每個用戶只能在分配到的特定RU上發(fā)送或接收幀,大大限制了頻譜資源調度的靈活性。為解決該問題,進一步提升頻譜效率,WiFi7中定義了允許將多個RU分配給單用戶的機制。當然,為了平衡實現(xiàn)的復雜度和頻譜的利用率,協(xié)議中對RU的組合做了一定的限制,即:小規(guī)格RU(小于242-Tone的RU)只能與小規(guī)格RU合并,大規(guī)格RU(大于等于242-Tone的RU)只能與大規(guī)格RU合并,不允許小規(guī)格RU和大規(guī)格RU混合使用。

引入更高階的4096-QAM調制技術

WiFi6的最高調制方式是1024-QAM,其中調制符號承載10bits。為了進一步提升速率,WiFi7將會引入4096-QAM,使得調制符號承載12bit。在相同的編碼下,WiFi7的4096-QAM比WiFi6的1024-QAM可以獲得20%的速率提升。

引入Multi-Link多鏈路機制

為了實現(xiàn)所有可用頻譜資源的高效利用,迫切需要在2.4GHz、5GHz和6GHz上建立新的頻譜管理、協(xié)調和傳輸機制。工作組定義了多鏈路聚合相關的技術,主要包括增強型多鏈路聚合的MAC架構、多鏈路信道接入和多鏈路傳輸?shù)认嚓P技術。

支持更多的數(shù)據(jù)流,MIMO功能增強

在WiFi7中,空間流的數(shù)從WiFi6的8個增加到16個,理論上可以將物理傳輸速率提升兩倍以上。支持更多的數(shù)據(jù)流也將會帶來更強大的特性——分布式MIMO,意為16條數(shù)據(jù)流可以不由一個接入點提供,而是由多個接入點同時提供,這意味著多個AP之間需要相互協(xié)同進行工作。

支持多AP間的協(xié)同調度

目前在802.11的協(xié)議框架內,AP之間實際上是沒有太多協(xié)作的關系。自動調優(yōu)、智能漫游等常見的WLAN功能都屬于廠商自定義的特性。AP間協(xié)作的目的也僅是優(yōu)化信道選擇,調整AP間負載等,以實現(xiàn)射頻資源高效利用、均衡分配的目的。WiFi7中的多AP間的協(xié)同調度,包括小區(qū)間的在時域和頻域的協(xié)調規(guī)劃,小區(qū)間的干擾協(xié)調,以及分布式MIMO,可以有效降低AP之間的干擾,極大的提升空口資源的利用率。

WiFi的頻譜需求

WiFi需要足夠帶寬的連續(xù)頻譜,以提供更寬的信道,這是支持越來越多的帶寬密集型應用和實現(xiàn)最大無線效益所必需的。

在今年年初正式商用推廣的WiFi 6增強版本W(wǎng)iFi 6E就將WiFi 6從原有2.4GHz和5GHz載波頻段擴充到支持6GHz載波頻段

近年來蜂窩通信陣營和WiFi陣營針對這一資源展開爭奪,而頻譜資源作為各個國家掌握的公共資源,還需要各國政策來明確頻段的用途,因而頻譜的政策就成為關鍵點。

早在2019年世界無線電通信大會上,中國代表團就在大力推動將5925-7125 MHz的IMT(國際移動通信系統(tǒng))標注立項作為2023年世界無線電通信大會的新議題。最終,大會決定將6425-7125MHz頻段新增IMT(5G或6G)使用標注列入2023年世界無線電通信大會議題,對6425-7025MHz成為區(qū)域性IMT新頻段和7025-7125MHz成為全球性IMT新頻段進行立項研究。

6GHz頻譜新增IMT使用劃分的成功立項,意味著6GHz頻段將成為IMT(5G或6G)全球潛在新增頻段,未來各國將在頻譜政策上會優(yōu)先考慮將該頻段授予5G和6G。當然,目前多個國家已將6425-7125MHz頻段分配給移動通信做了保留,也符合未來6GHz頻段用于移動通信的潛在要求。

從目前的情況來看,6425-7125MHz頻段在我國用于5G和6G的概率很大,那么焦點就在于非授權頻段政策是否能擴展至5925-6425MHz頻段,若這一頻段劃分為非授權頻段,則給WiFi 6E和WiFi 7在國內規(guī)?;逃娩伷降缆贰H欢?,若這一頻段也劃分為授權頻段,則WiFi 6E和WiFi 7未來在國內商用前景就非常不明朗。

目前,WiFi在2.4GHz和5GHz頻段已非常擁擠,急需擴大頻段范圍,而WiFi在國內可用頻段資源更少。根據(jù)最新發(fā)布的《工業(yè)和信息化部關于加強和規(guī)范2400MHz、5100MHz和5800MHz頻段無線電管理有關事宜的通知》,WiFi可用頻段資源主要包括以下范圍:

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WiFi已成為我們日常生活的“剛需”,WiFi也在不斷演進中,WiFi 7更是能到達30Gbps的峰值速率。然而WiFi 7對于無線電頻譜的需求使其和5G/6G移動通信開始了正面核心資源的爭奪,美國運營商也正是因為中頻段頻譜的限制暫停了5G部署,頻譜已經(jīng)成為無線通信“卡脖子”的核心資源。未來,WiFi 7在國內的命運如何,國內頻譜政策至關重要。

中國政府發(fā)布的多部重要產(chǎn)業(yè)規(guī)劃均對無線通信、無線局域網(wǎng)技術提出相關發(fā)展要求及指引,有力推動WiFi行業(yè)進一步發(fā)展。

芯片廠商搶奪先機

面對未來可見的藍海市場,WiFi芯片頭部廠商自然要搶奪先機,2022年以來,博通、高通、聯(lián)發(fā)科三家大廠接連發(fā)布了WiFi 7主控芯片又或者展示了其相關技術。

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WiFi芯片主要廠商產(chǎn)品情況

博通:博通是第一家宣布完整的WiFi 7 產(chǎn)品組合的供應商,4月,博通推出了首款WiFi 7 SoC,稱為BCM4916,采用了四核心的Armv8處理器,擁有64KB的L1緩存和1MB的L2緩存,能夠提供24 DMIPS的性能。該SoC支持DDR3和DDR4內存,以及2.5 Gbps和10 Gbps網(wǎng)絡接口,并提供了USB 3.2接口。

此外,博通還發(fā)布了其WiFi 7生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品組合,包括用于消費產(chǎn)品的 BCM6726 和 BCM67263,用于企業(yè)產(chǎn)品的 BCM43740 和 BCM73720,以及用于移動設備的 BCM4398。其中 BCM6726 支持 2.4、5 和 6 GHz 頻段,BCM67263 僅支持 6 GHz 頻段。目前,在WiFi 7領域,博通正在為主要客戶提供樣品。

高通:今年2月底,高通推出全球首款WiFi 7芯片“FastConnect 7800”。FastConnect 7800完整支持WiFi 7的所有特性,支持2.4GHz、5GHz、6GHz三大頻段,支持高頻多連接并發(fā)技術、4路雙頻并特性拓展至高頻段、4K QAM調制技術,峰值傳輸速度可達5.8Gbps,比前代提升多達60%,并支持低于2ms的時延。

高通宣稱,相比前代產(chǎn)品,可提供50%的功耗降低、2倍的配對速度提升、2倍的信號接受范圍擴大。

目前,F(xiàn)astConnect 7800現(xiàn)已出樣,預計今年下半年投入商用,首批客戶包括宏碁、華碩、榮耀、Meta(Facebook)、OPPO、騰訊、vivo、小米等。

聯(lián)發(fā)科:今年1月,聯(lián)發(fā)科進行了全球首個WiFi 7現(xiàn)場演示。據(jù)悉,相比于WiFi 6的160MHZ信道,聯(lián)發(fā)科WiFi 7可通過320MHz 信道和4K正交幅度調制(QAM)技術,在使用相同數(shù)量天線的條件下,傳輸速度比WiFi 6快2.4倍,峰值速度完全可以達到IEEE 802.11be定義的30Gbps。此外,聯(lián)發(fā)科的WiFi 7還將支持2.4G、5G、6G多個WiFi 頻段,利用多鏈路操作(MLO)技術同時聚合不同頻段上的多個信道,降低延時,滿足不同設備、場景的網(wǎng)速鏈接需求,擁有多用戶資源單元(MRU)功能來降低和避免信號干擾,滿足多人同時、高速連接。聯(lián)發(fā)科透露,采用WiFi 7技術的產(chǎn)品預計2023年上市。除了WiFi 主控芯片外,不同的WiFi技術對于射頻產(chǎn)品的要求也不一樣,自WiFi 5標準之后,WiFi射頻前端芯片逐漸外置出來,越往前走,對射頻前端的要求就越高,對工藝的要求也越高。包括Qorvo等在內的廠商也已開始加強WiFi 7芯片前端模塊(FEM)的部署。

根據(jù)華為官網(wǎng)消息顯示,新的一代WiFi 7即將于2022年登場發(fā)布標準,投入商用可能還需要幾年。此外,在中國芯片廠商中,樂鑫科技在WiFi MCU芯片方面逐漸積累優(yōu)勢,華為在AX3 WiFi路由器中應用其自研的凌霄系列芯片,雖然和海外頭部廠商相比仍有較大差距,但是中國廠商正在加快步伐快速追趕,相信很快就能有所成果。

WiFi芯片市場集中度高,從年初至今,WiFi領域不斷對外釋出WiFi7產(chǎn)品技術信息。但業(yè)界人士指出,WiFi7規(guī)格至少要到2024年才會量產(chǎn)進入市場,但若要真正取代WiFi6成為市場主力規(guī)格,則更得等到2025到2026年。

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