【技术分享】Wi-Fi 6 如何推动下一波无线创新

工程师技术分享 Andrew Zignani · 2021-04-16

执行摘要


Wi-Fi 技术随着新标准的涌现而不断发展。Wi-Fi 6、Wi-Fi 6E 和 Wi-Fi 7 预计将在未来几年主导 Wi-Fi 市场的格局。这些技术将支持 Wi-Fi 改善现有用例的性能,并在各类消费、汽车、工业和其他物联网 (IoT) 应用中开拓众多新商机。但是,为了高效地进入这些市场,Wi-Fi 供应商必须不断提供更多的可扩展解决方案,支持针对成本和能效进行优化的低端物联网应用,以及最大限度发挥新标准固有优势的高性能解决方案。只有这样,才能更好地满足接入、汽车、消费和工业市场不断变化的需求。同时,Wi-Fi技术与其他无线连接技术(例如蓝牙、Zigbee、Thread、超宽带(UWB)和近场通信(NFC)等)的集成度也进一步提高,从而更好地支持广泛的新兴用例,以便充分利用每项技术的独特优势。此外,随着 Wi-Fi 支持新的频段、瞄准新的用例并尝试提高性能,射频前端 (RFFE) 也必须加以改进。RFFE 解决方案只有从低端 1x1 扩展到高端 8x8 解决方案,才能在成本、尺寸和功耗方面提供较高效率,并且易于开发、设计和集成。这也成为跨多个垂直领促进新 Wi-Fi 标准过渡的关键。此外,能够应对这些不同市场的一站式解决方案将有助于加快产品上市速度以及向新 Wi-Fi 标准(例如 Wi-Fi 6、6E以及未来的 Wi-Fi 7)的转型。领先的 Wi-Fi 和无线连接芯片组供应商(例如恩智浦)提供多样化的 Wi-Fi 6、Wi-Fi 6E 和其他连接芯片组产品,以及创新的 RFFE 集成电路(IC),共同帮助客户更好地满足这些变化的市场需求。


引言


Wi-Fi 时代来临

Wi-Fi 在今年迎来 21 岁生日。尽管技术已经非常成熟,但在未来几年中,Wi-Fi 仍面临着许多挑战:容纳更多设备、支持新用例、瞄准新市场,以及应对未来无线流量和客户采用率的巨大预期增长所带来的新要求。Wi-Fi 网络必须支持高吞吐量和低延迟应用,例如智能手机、视频流、游戏和增强现实 (AR)/ 虚拟现实 (VR),同时还要降低功耗,并提高各类物联网应用中密集和异构部署的性能。与以往任何时候相比,现在都更需要强大、可靠和高性能的 Wi-Fi 网络。无论是家庭还是企业部署,Wi-Fi 网络的重要性都在不断上升。


过去十年中,Wi-Fi 一直保持快速增长,这在很大程度上要归功于其在智能手机中的广泛普及(如下方图表 1 所示)。未来十年,Wi-Fi 的增幅同样可观,其目标市场,例如汽车、智能家居、家庭娱乐、游戏、可穿戴设备以及各种新兴物联网应用都将保持不断增长,设备数量预计将从 2019 年的 31 亿台增长到 2025 年的 45 亿台。ABI Research 预测,到 2025 年,支持 Wi-Fi 设备的全球安装量将从 2020 年的约 104 亿台增加到 155 亿台以上。


图表 1:支持 Wi-Fi 设备的出货量,2010 年至 2025 年

支持 Wi-Fi 设备的出货量,2010 年至 2025 年

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下一代 Wi-Fi

为了适应日益增长的需求并且更高效地瞄准这些市场,Wi-Fi 也在不断发展。802.11ax(通常称为 Wi-Fi 6)是第六代 Wi-Fi 技术的代表,带来了多项新特性和增强功能,多个指标都体现出显著的性能优势,包括稳健性、可靠性、吞吐量、容量、效率和延迟等。图 1 显示了该技术的一些主要特性。


表 1:Wi-Fi 6 的主要增强功能


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简而言之,Wi-Fi 6 代表了传统 Wi-Fi 标准的一次突破,寻求提供更高效的实际性能,而不是简单地提高峰值吞吐能力。此外,Wi-Fi 6 也向后兼容。这意味着随着时间的推移,在各类家庭和企业环境中建立的数十亿台Wi-Fi 设备的庞大安装基础,仍可在部署后轻松连接至网络。同时,Wi-Fi 6 还引入了其他 Wi-Fi 安全功能(例如 Wi-Fi 保护接入 3(WPA3)),以强化加密性能,使该技术比以往任何时候都更加安全。


Wi-Fi 6 已经蓄势待发


Wi-Fi 6 技术已经在芯片组、接入点 (AP) 和客户端领域蓬勃发展,众多路由器、旗舰智能手机、平板电脑和笔记本电脑也都开始支持该技术。这些包括 iPhone 11 和 iPhone SE、三星 S10 和 S20 以及华为 P40 Pro 等大容量设备。NETGEAR、ASUS、TP-Link 和 D-Link 等家庭路由器已经支持这项技术,而 Cisco、Aruba、华为、Extreme Networks、Mist/Juniper 和 Cambium Networks 等企业级供应商也已开始提供 Wi-Fi 6 解决方案。此外,首批支持 Wi-Fi 6 的电视 (TV) 和游戏机已经面世。Wi-Fi 联盟列出了 550 种 Wi-Fi 6 CERTIFIED 产品,更是印证了这一迅速发展的势头。ABI Research 预计,在越来越多的市场中,各种设备类型将迅速过渡到 Wi-Fi 6,包括智能手机和平板电脑、个人计算机 (PC)、家庭娱乐、游戏、汽车、可穿戴设备、智能家居以及许多不同垂直领域的物联网应用。


如下方图表 2 所示,ABI Research 预测,未来几年 Wi-Fi 6 芯片组的出货量将大幅增长,2020 年约为 4 亿,2025 年将增长到约 33 亿。这种增长将由众多 Wi-Fi 6 芯片组供应商提供支持,例如恩智浦、Broadcom、Qualcomm、Intel、Celeno、MediaTek、Infineon 和 ON Semiconductor 等。


图表 2:Wi-Fi 6 芯片组出货量,2019 年至 2025 年

Wi-Fi 6 芯片组出货量,2019 年至 2025 年

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面临挑战?

迄今为止,Wi-Fi 无疑一直面对不可靠、无法预测这一认知的影响,并且这种影响仍将持续,这使其很难用于需要严格延迟、稳健性和确定性性能的关键任务应用与用例。Wi-Fi 6 带来了大量优势,并帮助 Wi-Fi 从“尽力而为”的技术过渡到支持前所未有的确定性性能、可靠性以及服务质量 (QoS) 的技术;而且适用于各种不同的设备类型,从高带宽、低延迟视频到低功耗物联网传感器等。


尽管Wi-Fi 6本身令人欣喜,但Wi-Fi技术仍然面临诸多挑战。其中的关键挑战就是对Wi-Fi网络的需求不断增长,导致拥塞加剧、性能受限和QoS降低。大多数Wi-Fi设备使用的数据越来越多,包括高分辨率流媒体音乐和视频、视频通话、应用程序和固件更新、数字下载、社交网络、大数据量 Web 内容以及在线游戏等。随着未来显示分辨率增加到 4K 和 8K,数据流量将会不断增加,并对网络性能提出更高要求。


企业和制造环境中的其他用例需要比以往更高的 QoS,这在已经过度拥挤的频谱中将很难实现。Cisco 预测,到 2022 年 Wi-Fi 设备将占全部互联网协议 (IP) 流量的一半以上,高于 2017 年的 43%。Wi-Fi 联盟的报告指出,到 2025 年,至少需要 500 兆赫兹 (MHz) 至 1 千兆赫兹 (GHz) 的额外频谱才能满足峰值 Wi-Fi 使用需求,估计上限值介于 1.3 GHz 和 1.8 GHz 之间。由于新冠疫情,全球范围内实施了各种封锁措施,这导致 Wi-Fi 网络的拥塞情况更为严重。一些公司(例如 ASSIA)报告称,在 2.4 GHz 频段内,拥塞率高达 10%;而在 5 GHz 频段中则高达 30%。在全球抗击新冠疫情形势下,许多新用例应运而生,要求高吞吐量、低延迟、稳健、可靠和高效网络的 5G 级服务也不断兴起。为了在各类企业环境中为 5G 蜂窝连接提供基础和补充,Wi-Fi 迫切需要解决这些挑战。


6 GHz 频段:Wi-Fi 性能和容量的革命?


因此,Wi-Fi 格局最激动人心的革命性变化是未来几年内未授权 6 GHz 频谱将逐渐可用于 Wi-Fi。2020 年 4 月23 日,美国联邦通信委员会 (FCC) 投票批准将 6 GHz 频段的 1.2 GHz 未授权频谱用于 Wi-Fi。随后在 7 月,Ofcom 在英国授予 500 MHz 的许可。不久的将来,巴西、韩国、印度和欧洲等其他地区预计也将跟进这一举措。


因此,Wi-Fi 6 及其新特性已扩展到 6 GHz 频段,即 Wi-Fi 6E。而美国和英国以外的 6 GHz 全球监管格局还没有最终定稿,所以 6 GHz 为 Wi-Fi 网络带来的潜力难以估量。新技术的吞吐量、容量、可靠性、延迟和 QoS将远甚于往,并能解决 Wi-Fi 当前面临的许多重要挑战。


但是,为了实现这一目标,Wi-Fi 行业需要能充分满足各类市场需求的各类芯片组选择。这需要强大的访问芯片组组合,为消费者、服务提供商和企业 AP 提供各种不同的价格点;低功耗物联网芯片组、蓝牙组合芯片组,以及强化与其他物联网无线技术的集成,以便更好地支持各种智能家居、智能建筑和工业物联网 (IIoT) 应用。


领先的 Wi-Fi 和无线连接芯片组供应商(例如恩智浦)提供多样化的 Wi-Fi 6 和 Wi-Fi 6E 芯片组产品组合,以及相应的前端 IC,共同帮助满足这些不断变化的市场需求。


本白皮书旨在强调 Wi-Fi 6 和 Wi-Fi 6E 在各个垂直领域的优势,同时深入探讨 Wi-Fi 的市场机遇、挑战、建议和预测。另外还将着重介绍新兴芯片组如何应对这些市场的未来挑战以及不断变化的需求,并为创新部署和案例研究提供论据支持。


汽车应用中的 Wi-Fi 6


汽车连接能够实现广泛的创新用户体验、增值服务、安全增强以及附加功能,因此已经成为一个越来越重要的汽车设计决策因素。未来汽车必须支持多种无线技术,包括高性能 Wi-Fi、蓝牙、UWB、NFC 和蜂窝连接,以实现各类关键用例,例如车载信息娱乐和音频系统、无钥匙进入、胎压监控系统、生物特征可穿戴设备、互联维护与诊断、自动汽车数据收集、车载摄像头系统以及车对外界 (V2X) 功能等。


Wi-Fi 6 将高吞吐量与高效网络相结合,为信息娱乐带来显著优势,从而提高多显示器超高清 (UHD) 视频流和无线视频镜像的性能,并支持汽车周围的多个摄像头,协助停车、避免碰撞和其他安全应用。同时,对于在旅途中和到达目的地时将汽车用作 Wi-Fi 热点的需求也越来越强,用户希望通过单个汽车热点为众多用户提供高吞吐量网络。越来越多的汽车 Wi-Fi 芯片组(例如恩智浦 88Q9098 解决方案)支持并发双 Wi-Fi 架构,通过同时运行两个单独的 2x2 数据流,实现更高的数据速率和并发用例;并具备固有的 Wi-Fi 6 功能,诸如正交频分多址(OFDMA)和基本服务集(BSS)着色,有助于缓解拥塞并为更多用户提供更出色的服务。恩智浦的RFFE IC(例如 WLAN7002CC)还具有高线性度和高能效,有望改善整体系统性能。


与之前的 Wi-Fi 技术相比,Wi-Fi 6 的其他特性(包括目标唤醒时间 (TWT))能够减少智能手机在汽车中进行流式传输或 Wi-Fi 通话时消耗的电量,从而延长电池使用寿命,并提供更出色的用户体验。此外,Wi-Fi 6 还支持更高的 Wi-Fi 吞吐量以及下行 (DL) 和上行 (UL) 多入多出 (MIMO) 技术,满足将汽车用作客户端设备的需求,并连接到外置 AP 以实现多种汽车服务,包括软件更新、汽车诊断数据上传、数据下载以及在到达经销商和其他区域时自动登记。TWT 的其他优势包括,减少停车时汽车电池的消耗,并支持定期唤醒,以获取重要更新和软件升级,即使在长时间停车时也是如此。


随着未来汽车自动化程度越来越高,Wi-Fi 6 和 6E 等技术能够为传输高价值、大批量的自动驾驶汽车数据提供更高效率的方法。据预测,自动驾驶汽车每天会产生多达数 TB 的数据,并且必须通过高性能蜂窝网络和Wi-Fi 网络进行高效传输。与蜂窝网络相比,Wi-Fi 的成本效益更加出色。停在充电站、服务中心或家中的自动驾驶汽车能够连接到 Wi-Fi 6 或 6E 热点并传输这些数据。Cisco 和 Oxbotica 等公司最近已经通过合作,将自动驾驶汽车连接到支持 OpenRoaming 的 Wi-Fi 热点。这样汽车就可以在 Wi-Fi 和蜂窝网络之间漫游以实现高效的数据上传,无需手动输入凭据。


恩智浦 88Q9098 等汽车组合解决方案还配备强大的双模蓝牙 5.1 连接功能,由此提供高质量的蓝牙音频体验。


蓝牙 5.1 改进了蓝牙定位的精度,并优化了接近检测等用例,以在用户接近或离开汽车时实现汽车的自动锁定和解锁。在当今市场上,许多汽车已经配备蓝牙无钥匙进入功能。此外还支持远距离低功耗蓝牙 (BLE),可实现与智能手机和智能钥匙的远程通信。与此同时,车联联盟 (CCC) 的新一代 Digital Key 3.0 规范利用 BLE 和UWB,支持新的安全测距无钥匙进入应用和创新的汽车用例。恩智浦针对汽车市场的其他关键短距离无线技术产品组合(包括 UWB 和 NFC)进一步补充了其 Wi-Fi 6 解决方案。除此之外,恩智浦的解决方案还通过了AEC-Q100(2 级)认证,这意味着它们符合汽车市场对于性能、可靠性和耐用性的严格要求,并能够在 -40° C至 ++105° C 的温度范围内运行。


恩智浦的汽车连接芯片组已广泛用于各种互联汽车部署中,合作伙伴包括 Ford、Daimler、BMW、Mazda、Toyota 和 Fiat Chrysler。此外,多家汽车模块制造商在出售给汽车一级供应商的模块中也使用了恩智浦 RFFE IC。消费者需要性能出色的 Wi-Fi。并且随着 Wi-Fi 6 在 Wi-Fi AP 和智能手机中的普及率不断提高,人们期望汽车也可以支持这项不断发展的技术。先进的信息娱乐功能在购买决策中的比重不断上升,原始设备制造商 (OEM)必须提供更出色的车载体验。Wi-Fi 6 还能帮助汽车制造商和 OEM 在工厂端受益。通过无线传输文件尺寸较大的汽车软件并同时安装在更多汽车上,由此缩短安装时间,实现更快、更灵活的汽车生产过程。


ABI Research 预计,在未来几年内,Wi-Fi 6 将成为车载连接的标配。而从长远来看,6 GHz Wi-Fi 6E 和Wi-Fi 7 更加出色的吞吐量、容量,以及利用更多 160 MHz 频道的能力,促使供应商将这项技术纳入更多产品中。ABI Research 预测到 2025 年,85% 的汽车市场将过渡到 Wi-Fi 6 及更高技术。


智能家居和家庭娱乐应用中的 Wi-Fi 6


据预测,在未来 5 年内,家庭中支持 Wi-Fi 的设备将在各类智能家居和家庭娱乐应用中实现巨大增长。ABI Research 预测,到 2025 年,Wi-Fi 智能家居设备的年出货量将接近 9 亿台,而 2019 年仅为约 2.84 亿台。在发挥这些设备的潜力、实现新的无线用例,以及确保互联家庭网络的长期性能方面,Wi-Fi 6 和 Wi-Fi 6E 等技术将发挥至关重要的作用。Wi-Fi 6 和 6E 等增强 Wi-Fi 技术可以更好地服务各类设备,例如智能电视、机顶盒、游戏机、增强现实 / 虚拟现实、语音助手和 IP 摄像头等高吞吐量视频应用,低成本和功率敏感型传感器与监控设备,以及包括恒温器、智能照明、无线打印机、消费级机器人和其他互联家用设备在内的所有设备。


智能家居


近年来,智能家居语音控制前端迅猛增长。Amazon、Google、阿里巴巴和小米等 OEM 厂商将语音助手和智能家居功能推向了全球数百万个家庭。长久以来,这些厂商利用 Wi-Fi 4 和蓝牙组合 IC,实现云服务和移动设备的简单连接。但是,随着解决方案的不断发展,对于更出色 Wi-Fi 性能的需求也不断涌现。Google Nest Hub Max 和 Amazon Echo Show 等语音助手,都开始集成大屏幕,以支持视频通话、流娱乐服务并充当监控摄像头。这些解决方案已经迁移到 Wi-Fi 5。在不远的将来,不管是从下载还是上传的角度来看,都需要通过Wi-Fi 6 支持更高级的吞吐量要求。随着时间的流逝,即使是只具备基本功能的设备,也能在拥挤的智能家居环境中享受 Wi-Fi 6 带来的性能优势。


这些设备也开始结合其他物联网连接技术,以提供更多智能家居控制器功能。Google 和 Amazon 在上述设备中集成了 802.15.4,而在中国,BLE Mesh 正获得各类语音助手设备的关注,用于控制 BLE Mesh 照明和其他智能家居功能。恩智浦推出了丰富的连接产品组合,包括蓝牙、802.15.4、UWB、sub-1 GHz、窄带物联网(NB-IoT) 和 NFC,非常适合这些物联网连接市场;还提供多协议 IC,有助于更好地应对这些智能家居控制应用需求。


长久以来,Wi-Fi 一直在努力进入电池供电传感器的应用领域。低成本、低功耗、以物联网为中心的 Wi-Fi 6 芯片组可以利用 TWT 等功能,更好地帮助 Wi-Fi 走进家中的各类传感器和控制应用,包括运动传感器、车库门传感器、智能百叶窗和烟雾报警器等。此外,Wi-Fi 设备无需桥接设备,即可连接现有家庭 AP。


即使是需要可靠性和高吞吐量 Wi-Fi 连接以提供视频支持的设备(例如智能门铃和安全摄像头),也能从低功耗 Wi-Fi 6 创新中受益,从而延长电池使用寿命,并实现更灵活的应用布局。当今市场上的一些公司已经开始提供配备 Wi-Fi 5 并由电池供电的 4K 安保摄像头。随着越来越多的视频设备支持家庭内的视频,对于 Wi-Fi 6和 6E 连接的需求也逐步提高。此类连接可以高效地服务更多设备和提供资源,同时进一步降低功耗。


由于出色的吞吐量,Wi-Fi 还能帮助设备提供复杂功能。智能恒温器等设备正变得越来越先进,并集成重要的新功能,例如语音控制。由于这些设备许多都采用硬连线,因此功耗不是问题;并且这些设备将越来越多地用作智能家居网关,未来 Wi-Fi 的使用效果将会更加令人满意。例如,Ecobee 的恒温器可以在房间内配对多达32 个传感器,以读取整个家庭中不同房间的温度和人员情况。


低成本 Wi-Fi 芯片组还将帮助这项技术走入更多智能家居设备,并能简单连接到现有家用路由器。例如,Wi-Fi智能照明持续增长,2025 年的出货量预计将超过 6,000 万台。其他设备(如互联插头)倾向于使用 Wi-Fi(无需桥接设备)来实现远程控制。


但是,我们预测智能家居中的智能家电将会是运用 Wi-Fi 技术最具潜力的领域。ABI Research 预测,到 2025 年,Wi-Fi 智能家电市场将增长到近 3 亿台。Samsung、LG 和 Bosch 等领先的家电 OEM 厂商已开始将 Wi-Fi 集成到许多产品中,从冰箱和烤箱到洗碗机、洗衣机和微波炉等等。Wi-Fi 能够通过 Wi-Fi 家用路由器实现简单的云连接,并在用户外出时提供远程访问功能,因而已成为该市场主流技术;此外还支持蓝牙以实现智能手机直接控制,尤其是对于较小的台式设备。


对于智能家居中的 Wi-Fi 连接,低成本 802.11n 占据主导地位。ABI Research 预测将有越来越多的设备从传统的 Wi-Fi 技术过渡到新 Wi-Fi 6 和 6E 标准。智能家居 OEM 厂商也会获得新兴的低成本、低功耗且瞄准物联网市场的 Wi-Fi 6 解决方案,并利用 TWT 和 OFDMA 等全新的增强功能,从而在拥挤的家庭环境中实现优化性能。随着时间的推移,家庭内设备会越来越多。迁移到 Wi-Fi 6 和 Wi-Fi 6E 等新技术可以帮助确保设备数量的增加不会降低性能。低成本、一站式 Wi-Fi+ 微控制器单元 (MCU) 解决方案不断涌现,有望缩短开发时间,并推动该技术在各种智能家居设备类型中扩展。未来,恩智浦将推出 Wi-Fi 和蓝牙组合 IC、前端 IC 和多协议解决方案产品组合,以应对众多智能家居物联网应用的需求。ABI Research 预测,到 2025 年,智能家居市场的Wi-Fi 6 及更高标准芯片组的出货量将超过 6.2 亿。


家庭娱乐


从智能电视和流媒体适配器到扬声器和游戏机,超过五亿台支持 Wi-Fi 的家庭娱乐和互联家庭设备已经走入世界各地的家庭,这也导致未来几年家庭 Wi-Fi 网络将要承受更大的压力。


随着智能电视市场份额的不断增加,支持 Wi-Fi 的电视变得无处不在,流媒体的分辨率已经上升到 4K,未来将朝向 8K 内容不断迁移。嵌入式流传输和回放服务、语音助手(例如 Bixby、Alexa 和 Google Assistant)集成以及内置的 Chromecast 和 AirPlay 支持都需要更高带宽,以及新 Wi-Fi 标准(例如 Wi-Fi 6 和 Wi-Fi 6E)。首款支持 Wi-Fi 6 的智能电视现已投放市场,ABI Research 预测到 2025 年将有 75% 的市场份额支持这项技术。


通过可靠的 Wi-Fi 和蓝牙组合解决方案,实现蓝牙语音遥控器和高质量音频流也越来越受到关注。从长远来看,低能耗音频能够在智能电视中提供令人兴奋的新功能,例如广播和多流音频。


流 媒 体 适 配 器, 例 如 NVIDIA Shield TV、Amazon Fire TV 4K、Apple TV 4K、Roku Streaming Stick+ 和Google Chromecast Ultra,已经发展到支持 Wi-Fi 5,以实现更高分辨率的流媒体和更强的性能;并且随着家庭网络的日益拥挤以及流媒体需求的进一步增加,Wi-Fi 6 也将在不久的将来获得支持。机顶盒同样也需要更出色的 Wi-Fi。一些服务提供商开发的机顶盒可以用作家庭 Wi-Fi 网状网络的一部分,这样每个机顶盒都会成为网状 Wi-Fi 热点,以提高整个家庭中的 Wi-Fi 覆盖率。


恩智浦是行业内极少数能够提供 MCU、Wi-Fi 6 和 6E 芯片组、无线局域网 (WLAN) 前端 IC 以及 Zigbee、Thread 和蓝牙解决方案的公司之一。这些产品能够为 Wi-Fi 网关或其他互联应用提供一站式设计。


未来,6 GHz 频段将能利用 160 MHz 频道和纯净频段,显著提高性能。ABI Research 预测,到 2025 年,基于Wi-Fi 6 及更高标准芯片组的家庭娱乐和互联家庭市场设备的出货量将达到近 4 亿台。除此之外,从无线打印机到互联玩具和消费级机器人,其他各类消费级设备也将继续利用 Wi-Fi。



恩智浦不断扩展高性能 Wi-Fi 和蓝牙组合、低成本 Wi-Fi 芯片组、RFFE IC 和更广泛的物联网连接支持、MCU集成以及 Wi-Fi 6 和 6E 家庭接入解决方案组合,帮助客户利用这些商机打造未来的互联家居。通过支持 6 GHz芯片组(同时面向家庭娱乐中的高带宽应用和低功耗物联网应用),将有助于恩智浦等供应商应对这些挑战。


因为未来家庭将支持越来越多的设备,这些设备具有更高的性能要求和其他更多不同的需求。


游戏应用中的 Wi-Fi 6


游戏应用也是需要高性能 Wi-Fi 并且不断发展的关键领域之一。目前这一代游戏机(PS4、PS4 Pro、Xbox One、Xbox One X 和 Nintendo Switch)见证了无线活动的爆炸式增长,并且随着时间的推移,已从 Wi-Fi 4迁移到 Wi-Fi 5 解决方案。由于连接能力的提高,Wi-Fi 也在游戏 PC 中获得更大关注。由于对性能和延迟的担忧,各类游戏玩家常常不愿过渡到无线技术。借助 OFDMA、BSS 着色、160 MHz 宽频道和 DL/UL MU-MIMO等主要特性,Wi-Fi 6 帮助游戏玩家在许多用例中受益。展望未来,许多关键的游戏业发展趋势正在推高对于Wi-Fi 6 和 Wi-Fi 6E 更出色 Wi-Fi 性能的需求。


在线多人游戏的容量越来越大,并且高延迟将会影响性能和用户体验,尤其是在竞争性的格斗、射击和赛车游戏中,每一毫秒都至关重要。OFDMA、160 MHz 宽频道和 BSS 着色等主要特性有助于减少延迟和干扰,避免影响性能。近年来,电子竞技也取得了长足的发展,新冠疫情进一步推动了这些活动的发展、宣传和采用,竞争对手通常利用家中的无线网络开始竞技。


家庭中的高性能 Wi-Fi 覆盖还将为游戏玩家提供更大的灵活性,不需要以太网线缆,就能获得出色的连接体验。


游戏玩家希望无需使用线缆,即可在远离路由器的位置使用便携式游戏机、笔记本电脑、移动云游戏以及游戏机,并且同时为多个游戏和其他高吞吐量客户端提供服务。这将进一步推高对于家庭高性能 Wi-Fi 的需求。


在 YouTube 和 Twitch 等平台直播游戏日益盛行,尤其是需要高带宽的在线多人游戏。DL/UL MU-MIMO 等技术可以帮助确保在游戏以及上传内容时都拥有一致且可靠的连接。越来越多的游戏玩家直接从游戏机共享视频,而 PS4 上的“共享播放”等服务可以让朋友观看和控制游戏,就像是此刻在您身边一样。


游戏也逐渐从物理光盘过渡到数字下载。Sony 在 2019 年报道称,使用 PS4 下载 Sony 游戏的人数首次超过了购买实体副本的人数。在 2019 年,Microsoft 推出了全数字版的 Xbox One S 游戏机,并且最近宣布其下一代游戏机之一的 Xbox Series S 也将是没有光驱的数字版游戏机。同样,下一代 PS5 也将有两个版本,其中一个是没有光驱的数字版 PS5。除此之外,游戏文件大小也快速增加,当前一些游戏的安装大小已经接近 200 吉比特 (GB)。这意味着对于这些大容量游戏,消费者需要高速 Wi-Fi。即使是实体版游戏,通常也需要通过大容量补丁和更新添加新功能;而可下载内容 (DLC) 也是扩展游戏本体内容的常见方式。


近年来,我们还看到免费游戏和服务型游戏的兴起,例如 Fortnite 和 Call of Duty: Warzone。这些游戏通过定期更新来添加新的游戏模式、图形改进、季节性体验以及游戏玩法改进,吸引玩家长期参与其中。这通常需要大量且频繁的文件下载。因此,与传统的 Wi-Fi 标准相比,Wi-Fi 6 和 6E 更快的吞吐量有助于帮助游戏玩家更快地返回游戏。


另 一 个 主 要 趋 势 是 云 游 戏 平 台 和 游 戏 流 服 务 的 兴 起, 例 如 Microsoft xCloud、Google Stadia 和 Sony PlayStation NOW。消费者可以选择订阅服务,而不是购买游戏,就能将游戏实时流传输到一系列受支持的设备,包括某些用例中的移动设备。Wi-Fi 6 提供快速下载、低延迟和稳定连接,确保这些服务在下一代游戏机和其他设备中继续增长。其他订阅服务,例如 Microsoft Game Pass 和 PlayStation NOW,允许最终用户将游戏下载到游戏机上,由此进一步提高游戏机下载和传输流量。


重要的是,游戏机不再仅仅用于游戏,通常配备各种多媒体和娱乐应用(例如 Netflix、Amazon Prime Video和 Disney+)、体育应用以及点播应用,并且越来越多地作为机顶盒、流媒体适配器和智能电视功能的补充或替代。随着时间的推移,这些游戏机将支持 4K 和更高的分辨率,带宽需求也随之提高。


借助 OFDMA、BSS 着色、160 MHz 宽频道和 DL/UL MU-MIMO 等主要特性,Wi-Fi 6 帮助游戏玩家在许多用例中受益。蓝牙支持也越来越重要。因为蓝牙能够为无线控制器和其他蓝牙外设提供可靠的连接。


根据整合信息,Sony 选择利用恩智浦的 2x2 Wi-Fi 6 和蓝牙组合芯片组,在其下一代 PS5 游戏机中支持这项技术。该解决方案将确保玩家享受强大、可靠、高速和低延迟的无线性能,并从许多技术趋势中受益。恩智浦不断扩展的 Wi-Fi 产品组合非常适合利用性能频谱两端的互联家庭商机,从高吞吐量游戏和娱乐应用,到低功耗电池供电的智能家居设备。


【技术分享】Wi-Fi 6 如何推动下一波无线创新


从长远来看,借助干净的 6 GHz 频段,Wi-Fi 6E 和 Wi-Fi 7 将有利于减少延迟并提高性能;同时由于其千兆级吞吐量、2 毫秒 (ms) 延迟,以及 160 MHz 宽通道更高的可用性,还可以实现无线虚拟现实应用所需的性能。


家庭和企业接入应用中的 Wi-Fi 6


为了满足不断增长的需求,家庭和企业部署必须打造一个可靠、稳健、高吞吐量、全覆盖的 Wi-Fi 接入网络,为越来越多的客户端设备和异构设备类型提供服务。Wi-Fi 6 的上述优势将有助于确保始终为所有用户维持高性能和高 QoS。而 Wi-Fi 6E 以及未来的 Wi-Fi 7 将提供额外容量,这对于实现 Wi-Fi 的未来至关重要。现在,无论是日益拥挤的家庭环境、校园、医疗环境、公共场所还是其他高密度部署环境,这些技术都将有助于提供更出色的服务和可靠性。


企业 Wi-Fi 接入


Wi-Fi 6 已在许多大学中部署,旨在应对学生 Wi-Fi 设备数量的增加。这些产品包括笔记本电脑、智能手机、平板电脑、游戏机、可穿戴设备和智能扬声器等。另外,学校希望支持新的课堂学习工具,例如虚拟现实和增强现实、在线实时流媒体和远程教育工具。同时,全新 Wi-Fi 6 标准能够提高密集环境(如演讲厅和教室)的性能。


在办公环境中,员工愈发希望在协作工作空间办公。在这些空间中,Wi-Fi 移动设备越来越多,并且每个设备的平均吞吐量也不断提高。


医疗组织利用 Wi-Fi 支持心脏监护仪、氧气监护仪和智能病床的移动连接,同时通过移动设备实时访问 X 射线、磁共振成像 (MRI) 扫描和电子病历 (EM),并为患者和访客提供高质量的互联网连接。这就需要 Wi-Fi 覆盖整个院区,并能高效地服务更多用户。


同时,在这些企业环境中,Wi-Fi 基础架构的主要优势是支持更广泛的物联网应用。通过将物联网技术集成到AP 中,涵盖从 Wi-Fi 安保摄像头到 Zigbee 或 BLE 物联网智能楼宇传感器。或者将 BLE 和 UWB 之类的定位服务轻松集成到 AP 中,以提供重要功能,例如室内导航、资产跟踪、患者监控和门禁控制等。这将在医疗、仓库、酒店和其他环境中,降低实时定位服务 (RTLS) 部署的成本和复杂性。会议中心和其他场所也能从 AP 中受益,在为成千上万的用户提供支持的同时,提高配置效率。


在体育馆等公共场所中,对于 Wi-Fi 网络的需求日益增加。例如,在 2014 年的超级碗比赛中,通过 Wi-Fi 网络发送的数据量为 3.2TB。但是,截至去年,在第 53 届超级碗比赛中,通过 Wi-Fi 发送的数据超过 24 TB,增长幅度超过 7 倍。幸运的是,智能手机已开始同时配备 5G 和 Wi-Fi 6 连接。由于高度密集的部署场景以及网络受到的巨大压力,这些场所需要将蜂窝和 Wi-Fi 技术相结合。Wi-Fi 6 可以将每个用户的带宽提高多达 4 倍,再加上 Wi-Fi 6E 的额外容量,就能为体育场馆提供大量增值服务和更好的网络,以帮助增加收入。这些增值服务包括远程食品订购、4K 视频流、社交媒体上传、简化移动票务、增强现实应用、商品销售、用户参与度以及营销分析。Extreme Networks 与美国橄榄球联盟 (NFL) 保持长期的合作关系,已在多个场馆中部署 Wi-Fi 6。


Cisco 在 LA Rams 和 LA Dodgers 的新 SoFi 体育场中部署了 2,500 多个 Wi-Fi 6 AP。而 Aruba 刚刚打破了纪录,在俄亥俄州体育场中提供 25.6 TB 的数据,并行 Wi-Fi 用户峰值高达 45,000。


家庭 Wi-Fi 接入


如前所述,未来的家庭 Wi-Fi 网络必须覆盖整个家庭环境,同时支持低延迟游戏应用、移动设备高分辨率内容流,以及低功耗物联网节点的混合使用。这需要强大、可靠、全面、高效的 Wi-Fi 6 以及 6E 网络,避免 Wi-Fi 会成为服务的瓶颈。随着 Wi-Fi 设备数量的不断增加,OFDMA 等增强功能是提供更高效吞吐量的关键。


遍布全球的新冠疫情也再次证明了强大可靠的家庭网络的重要性。当下,我们看到用户越来越多,流量、上传量与日俱增,对更广泛覆盖范围和更低延迟的要求也不断提高,这都使 Wi-Fi 网络面临挑战。许多用户可能会发现,现有的家庭 Wi-Fi 网络和宽带基础设施无法满足这些不断增长的需求。许多用户配备的仍是旧版 Wi-Fi 4或 Wi-Fi 5,而不是专为向更多用户提供更好服务而设计的最新 Wi-Fi 6。未来,这一需求将激励并加速客户端和设备端升级到 Wi-Fi 6。


除此之外,随着家庭中用户的增多,这会加剧潜在的死点,并为网状解决方案的发展提供新的动力。这些解决方案可以为家庭中的多个用户提供充足、高速、低延迟的网络覆盖。要求服务提供商升级设备的呼声将越来越高,同时 Wi-Fi 6 和网状系统的零售市场也会在短期内增长。


人们还发现当前的网络服务无法满足他们的需求,希望升级到更高速度和光纤宽带,而不仅仅是基本的连接功能。这会进一步激励人们迈向新标准。在更广泛的层面上,许多现有的家庭通道存在暴露风险,这将为光纤升级或 FWA 提供更多动力,以更广泛地提供千兆宽带服务,因此需要通过更多基础设施投资来增强弹性。


在某种程度上,新冠疫情已经成为远程工作的试验台,许多都员工都转为长期在家办公。虽然办公室不太可能在一夜之间消失,但随着时间的流逝,这种朝向更灵活远程工作方式转移的趋势将不断强化,因此需要增强家庭的 Wi-Fi 基础设施。毫无疑问,随着封锁措施的解除,移动数据流量将会减少。但 Wi-Fi 流量需求将不断增加,这得益于低延迟游戏、高分辨率视频流、无线虚拟现实和智能家居的发展,以及在家工作人数的增加。将所有这些因素相结合,就会形成新托管 Wi-Fi 服务,可确保更出色的 QoS 和安全性。由于家庭网络越来越重要,用户会通过最新设备,将企业级性能带入家庭。而 OEM 厂商则更有动力支持最新标准并将 Wi-Fi 性能作为关键优势。服务提供商可能会推出更适合远程工作者的解决方案和服务,通过网状网络和可靠技术(例如Wi-Fi 6),实现更出色的家庭网络融合。


6 GHz 和 Wi-Fi 接入的未来


今年早些时候,ASSIA 等公司报告称 5 GHz 频段的拥塞程度增加了 30%。这再次证明了即将出台的 6 GHz Wi-Fi 6E 标准的重要性。将于今年面世的新标准能够带来巨大的 Wi-Fi 容量增长,并加速技术普及。在前文中,ABI Research 已经探讨了 6 GHz 频段,初期主要是显著提高家庭和企业 Wi-Fi 部署的容量。


重要的是,6 GHz Wi-Fi 仅支持 Wi-Fi 6E 及更高版本的设备。6 GHz AP 将不会与传统 Wi-Fi(例如 Wi-Fi 5)共享通话时间和带宽。这样就能保持频段干净,并确保较慢的设备不会阻塞网络,因此适合密集部署,例如多住户单元 (MDU)。6 GHz 频段的出现还能释放一部分 5 Ghz 频谱以帮助提升性能,从而使 Wi-Fi 6 客户端和 5 GHz 频谱中运行的旧版客户端受益。这是因为 Wi-Fi 6E 将吸收许多目前在 5 GHz 频段上运行的高性能用例。


Wi-Fi 6E 不会受旧版 Wi-Fi 设备的影响,因此可以提供优于 Wi-Fi 5 和 Wi-Fi 4 的可靠性和一致性能。由于难以满足延迟和带宽需求,一些企业部署已经暂停转向无线技术。Wi-Fi 6E 的早期试验已经证明了其超低延迟和多千兆吞吐量。


6E 解决方案有望以仅 2 ms 延迟提供多千兆吞吐量。随着配备其他功能的 Wi-Fi 7 的上市,网络性能将继续提高。


6 GHz频段可以更好地支持虚拟现实和增强现实耳机、4K/8K流媒体、低延迟游戏、高速无线网络附加存储(NAS)和家庭网状骨干网等应用。这些应用需要在实现超低延迟的同时,满足不断增加的吞吐量需求。现在,企业可以转向 (IP) 电话,并通过 Wi-Fi 支持低延迟协作应用或其他关键服务,而不是使用成本更高且灵活性较差的有线以太网解决方案。


通过干净的 6 GHz 频段,运行特定的应用。虚拟现实和增强现实应用都将转移到 6 GHz Wi-Fi 6E,以确保可靠性和性能。同样,家庭回传也会转移到 6 GHz 以获得更高的吞吐量,从而消除对于有线解决方案的依赖。利用6 GHz 连接,家庭网络可以在房屋中心的优化位置放置路由器,由此提高性能;无需将 AP 放置在入口点,由此避免信号传播的限制。网状解决方案将受益于终端节点间的多千兆通道,从而提高整个家庭的高速网络覆盖。


对于工业应用,各类机械设备都可以利用该频段来保证性能和低延迟 5G 级服务。清洁的频段还可以支持低功耗物联网设备,并提高客户端设备的电池使用寿命。


新冠疫情促使人们深入了解和认识家庭内外高速、高度安全、稳定和可靠无线基础设施的重要性,并迅速过渡到更加智能的分布式家庭 Wi-Fi 网络,支持数千兆、Wi-Fi 6 和 6 GHz,以满足不断增长的需求。到 2025 年,预计将有超过 75% 的消费者和 90% 的企业 AP 采用 Wi-Fi 6 或更高标准。


恩智浦拥有完善的 Wi-Fi 6 接入解决方案组合,并与 Cisco、华为、NEC、中兴和 Liberty Global 等公司建立了重要的合作伙伴关系。恩智浦 Wi-Fi 6 解决方案包括 4x4 和 8x8 解决方案,能够为家庭和企业市场提供集成蓝牙 5 支持。


未来,恩智浦的 4x4 CW641 芯片组还将支持 Wi-Fi 6E。该芯片组可提供高达 4.8 Gbps 的速度,并将 160 MHz信道用于高速接入应用。此外,作为恩智浦更广泛 Wi-Fi 6E 产品组合的一部分,公司还将开发用于高性能移动设备的大功率 6 GHz 前端 IC 模块。


下方图表 3 展示了在未来几年内,接入设备迅速过渡到 Wi-Fi 6 的过程。在北美,Wi-Fi 6 客户端设备 (CPE)预计将从 2020 年的 5% 增加到 2024 年的 85% 以上。同样,欧洲预计将从 2020 年的 4% 增长到 2024 年的近76%。但是,我们预测亚太地区向 Wi-Fi 6 过渡的速度较慢,从 2020 年的 3% 增长到 2024 年的 57% 左右。同样,到 2024 年,拉丁美洲以及中东和非洲地区的 Wi-Fi 6 渗透率预计将达到 40% 以上。在未来 5 年内,只有推出更好地满足这些地区市场需求且价格合理的 Wi-Fi 6 接入芯片组,才能确保高速过渡。


图表 3:不同地区 SOHO/ 消费者 Wi-Fi CPE 出货量中 Wi-Fi 6 及更高标准配售率

不同地区 SOHO/ 消费者 Wi-Fi CPE 出货量中 Wi-Fi 6 及更高标准配售率

【技术分享】Wi-Fi 6 如何推动下一波无线创新


工业应用中的 Wi-Fi 6


与家庭和企业环境类似,工业环境中也存在类似的需求,即通过稳健、可靠、安全和灵活的 Wi-Fi 基础架构,支持无线设备和用例的预期增长,并使各种工业环境在满足传统需求(例如工业移动和计算设备的互联网访问)的同时,利用关键的工业 4.0 趋势(例如更加灵活的自动化生产线、RTLS、状态监测、机器人技术、可穿戴设备、增强现实和安全应用)。随着此类 Wi-Fi 设备受到青睐,对于 Wi-Fi 基础设施的需求将继续增长,所以离不开 Wi-Fi 6 和 Wi-Fi 6E 等新技术。


OFDMA 等增强功能可提高工业网络性能的确定性,确保实现优于之前 Wi-Fi 标准的 QoS。更加高效的资源管理确保性能始终可靠,尤其是连接了更多的互联设备并可能造成中断的情况下。


TWT 可以帮助延长各种基于 Wi-Fi 6 的 IIoT 传感器的电池使用寿命,更加灵活地放置状态监测传感器,以获得更可靠的输入、连接之前无法连接的机器,并延长其他功率敏感型应用的电池寿命。


Wi-Fi 6 和 6E 还有望在工业和制造环境中实现和改进增强现实应用。由于智能眼镜能够为装配和维护人员提供数字影射和屏幕说明,因此它们在这些环境中受到青睐。这些设备严重依赖视频、语音以及对实时数据可视化,因此离不开稳健、低延迟的连接。现有大多数硬件都已支持 Wi-Fi 5 技术,ABI Research 预测这些设备将相对较快地过渡到 Wi-Fi 6 和 6E,以便在拥挤的工业部署中利用更高吞吐量、电池强化功能和更出色的性能。


Wi-Fi 6 已开始在工业环境中试用,某些应用已显示出令人鼓舞的结果。无线宽带联盟 (WBA) 最近在英国的Mettis Aerospace 工厂完成了 Wi-Fi 6 的第一阶段试验。该工厂为 Airbus、Boeing 和 Rolls-Royce 等公司提供产品。测试包括使用 4K 视频流、大规模文件传输、信息传送和语音 / 视频通信,以及物联网传感器和混合现实的第一阶段测试。之前的 Wi-Fi 实施测试无法在充满挑战的工厂环境中完成。这是由于干扰、噪音,以及炉窑、压机、热量、重型机械移动和灰尘所造成的其他挑战。但是,在这次试验过程中,80 MHz 通道实现了 700 兆比特 / 秒 (Mbps) 的速度,并且低延迟应用(例如视频呼叫和视频流)的测试延迟低于 6 ms。总而言之,这些试验证明,Wi-Fi 6 有能力在充满挑战的工厂环境中出色运行,提供高质量的监测服务,最大限度地提高机械性能,减少停机时间并改善工厂车间的通信。


如今,Wi-Fi 已在工业环境中得到了广泛利用。未来,升级到 Wi-Fi 6 和 6E 的动机将愈发强烈,以在智能手机、平板电脑、移动计算机、可穿戴设备和增强现实 / 虚拟现实应用中获得更好的性能,同时满足庞大 Wi-Fi 设备基础的需求。


恩智浦高性能接入解决方案及其物联网芯片组有助于在接入和客户端领域提供连接,从而确保各种任务关键型应用具有强大且高 QoS 的工业联网性能。


最终,在密集的企业和工业环境中,Wi-Fi 6 和 6 GHz 频段的开放将能帮助 Wi-Fi 提供低延迟、可靠、高性能的室内连接。再结合 Wi-Fi 较低的基础设施成本以及无处不在的覆盖范围,将会更加引人注目,并将经济高效地为 5G 服务提供补充和支持。


Wi-Fi 未来一瞥


随着全球范围内可用频谱的涌现,6 GHz Wi-Fi 将在未来几年中变得越来越重要。恩智浦等公司的三频段 1x1和 2x2 Wi-Fi 6E 以及蓝牙组合芯片组是提高应用性能的关键。Wi-Fi 6E 技术在家庭、企业、物联网、工业和汽车领域的采用速度将进一步加快。


除了 Wi-Fi 6 和 Wi-Fi 6E,Wi-Fi 在未来几年将继续进一步提高性能。802.11be,也称为“极高吞吐量”(EHT),即未来的 Wi-Fi 7,预计将于 2024 年面世,其主要目标是充分利用近期开放的 6 GHz 频段,进一步提高吞吐量以支持 30 Gbps,并改善其延迟和抖动性能。新标准的目标是更好地支持超高性能应用,例如 8K 流、低延迟增强现实 / 虚拟现实应用、远程办公室、云计算和其他用例。此外,电气和电子工程师协会 (IEEE) 工作组希望优化时间敏感型网络集成,以支持工业应用中的异构 Wi-Fi 和以太网部署。这将通过诸如 320 MHz 宽频道、16空间流、4096 正交调幅 (QAM) 等增强功能来实现。在下个十年中,这会使 Wi-Fi 7 更加适合 5G 级服务。如下方图表 4 所示,ABI Research 预测在未来几年内 6 GHz 频段将越来越流行,2025 年芯片组出货量将增长到近15 亿。


图表 4:Wi-Fi 6 和 6E 与 Wi-Fi 7 芯片组出货量对比,2019 年至 2025 年

【技术分享】Wi-Fi 6 如何推动下一波无线创新


据预测,到 2025 年,Wi-Fi 6、6E 和 Wi-Fi 7 将共同主导市场。如图表 5 所示,到 2025 年,大多数垂直行业都有望迁移到 Wi-Fi 6 及更高标准。汽车信息娱乐、个人电脑、接入、智能手机、平板电脑和家庭娱乐设备都将受益于 Wi-Fi 6、6E 和 Wi-Fi 7 在市场实现的各种改进;而智能家居、可穿戴设备和某些物联网应用由于采用众多芯片组供应商提供的低成本 Wi-Fi 4 芯片组,预测其从 Wi-Fi 4 过渡的速度将较慢。恩智浦等公司针对物联网应用开发的低成本 Wi-Fi 6 芯片组将越来越丰富,有望会改变这一现状。


图表 5:不同类别的 Wi-Fi 6、6E 和 Wi-Fi 7 配售率,2019 年至 2025 年

不同类别的 Wi-Fi 6 及更高标准配售率,2025 年【技术分享】Wi-Fi 6 如何推动下一波无线创新


Wi-Fi RF 前端创新


随着设备的不断发展并支持两种新的 Wi-Fi 标准(例如 Wi-Fi 6/6E)以及蜂窝 5G 技术,各种便携式计算设备对 RFFE 的性能、集成度和尺寸限制提出了更高的要求。除了恩智浦的 Wi-Fi 芯片组产品系列,恩智浦在 RFFE 领域的主要价值主张基于自身硅锗 (SiGe) 技术的单芯片解决方案。市场上的其他解决方案通常需要针对开关、功率放大器和其他组件使用多种技术。与之相比,恩智浦 SiGe 技术可以轻松地将功率放大器、开关和低噪声放大器集成到单芯片封装中,使用单块芯片即可覆盖设备内的所有 RF 模块。依赖多种技术的替代方案需要在不同芯片之间布线,布局更加复杂,并且电路板尺寸受限,这会进一步增加复杂性。恩智浦解决方案可以降低设计复杂度、缩短上市时间并减小整体电路板尺寸。随着越来越多的 Wi-Fi 设备支持新 6 GHz 频段,并在美国和韩国等某些地区提供高达 1.2 GHz 的额外带宽,Wi-Fi 带宽已经扩展到近 2 GHz。这意味着一些传统的 RFFE 技术可能需要拆分带宽、扩大裸片尺寸或实现更复杂的路由功能,从而增加设计的整体复杂性。相比之下,恩智浦 SiGe RFFE 等小型解决方案可以靠近天线放置,进一步降低了功耗并减少错误。例如,恩智浦 WLAN7102C 是一款 5 GHz RFFE IC,包括功率放大器、低噪声放大器 (LNA) 和开关,采用极为紧凑的 2 毫米 (mm)x 2 mm 封装。恩智浦解决方案还支持从低端到高端的 Wi-Fi 产品。


因此,许多客户开始将恩智浦 SiGe 技术作为迈向 Wi-Fi 6 的必经之路,同时将尺寸缩小多达 20% 到 25%。


2020 年 4 月,恩智浦宣布与 Murata 合作,为 Murata 的 Wi-Fi 6 模块提供 RFFE IC。Murata 选择恩智浦 RFFE IC 的原因在于,这些产品有助于缩短设计时间和降低复杂度、加快产品上市速度,并节省新 Wi-Fi 6 产品的电路板空间。2020 年 5 月,恩智浦宣布其 Wi-Fi 6 RFFE 解决方案由于高度紧凑的 3 mm x 4 mm 封装,获得小米Mi 10 5G 智能手机采用。


此外,恩智浦还致力于通过其 5 GHz 至 7 GHz RFFE IC 解决方案,推出市场首批 Wi-Fi 6E 设备。恩智浦与其他领先的 Wi-Fi 片上系统 (SoC) 供应商合作,为各种移动和计算设备提供 RFFE 解决方案。而 SiGe 技术的持续改进有望进一步降低功耗、噪声和尺寸。当今市场上许多支持 5G 和 Wi-Fi 6 的设备已经开始利用恩智浦 RFFE技术,并且恩智浦 Wi-Fi 6 及更高标准的 SiGe 前端解决方案与不断发展的 Wi-Fi IC 产品系列相结合,将带来更具吸引力的解决方案,进一步加速向新 Wi-Fi 标准过渡。


选择 Wi-Fi 技术提供商时的关键考量因素


随着 Wi-Fi 的成熟,Wi-Fi 6、Wi-Fi 6E 和 Wi-Fi 7 展现出光明的前景。这些技术将有助于确保 Wi-Fi 技术更有效地支持上述许多用例,同时在未来十年开创大量新商机。但是,仍然需通过大量工作帮助市场扩展,并降低开发成本、复杂性和上市时间,尤其是在物联网长尾应用中。这些应用将构成增长的大量份额。尽管智能手机和企业 AP 推动了 Wi-Fi 6 的初步采用,但恩智浦等厂商推出的广泛 Wi-Fi 产品组合是推动该技术在更广泛的基础设施、消费者、物联网、汽车和工业市场普及的关键。


Wi-Fi 6 和 Wi-Fi 6E 芯片组的推出能够同时瞄准性能范围的两端,从高吞吐量、低延迟的游戏应用,到功耗和成本优化的物联网芯片组,这对于在未来几年开辟 Wi-Fi 技术新机遇至关重要。从长远来看,恩智浦支持各类低成本 1x1 解决方案,这些解决方案可以更好地满足智能家居、消费物联网和工业环境中的物联网长尾应用需求。这些解决方案包括支持双频段 Wi-Fi 6、蓝牙 5 和 802.15.4 技术的多协议 IC。此外,恩智浦连接芯片组也越来越多地作为更广泛 RF 和 MCU 解决方案组合的补充。恩智浦 Wi-Fi 6 和 6E 单芯片前端模块可在提供 2x2功能的同时,帮助缩短现有解决方案的上市时间、降低设计复杂性和减小尺寸。领先的智能手机 OEM 已将这些解决方案部署在 5G 平台中,并且恩智浦的前端解决方案能够与其他 Wi-Fi SoC 和模块供应商紧密协作。借助恩智浦独特的单芯片方法,一些客户利用这些解决方案将尺寸缩减了 25%。在设计复杂性不断上升的现状下,将带来至关重要的优势。


同时,配备嵌入式 MCU 的高集成度多协议 IC 可帮助减少降低物料成本 (BOM) 并加快开发速度,这对于物联网部署至关重要。恩智浦Wi-Fi 6/6E和蓝牙组合解决方案进一步补充了恩智浦EdgeVerse边缘计算和安全平台,以及恩智浦更广泛的连接套件,包括 802.15.4、NFC 和 UWB 技术。恩智浦无线产品系列已较为完善,其专用RFFE IC 采用多种封装形式(SiP、QFN、RFFE),以适合每个 SoC 应用。恩智浦无线产品组合将帮助客户充分利用高度安全、高度集成的一站式解决方案。在不久的将来,将会在广泛的物联网、消费、汽车和工业领域加速和普及 Wi-Fi 6 与 Wi-Fi 6E 部署。


总而言之,Wi-Fi 市场的未来离不开在各个领域进行创新,以帮助简化向新标准的过渡流程并支持新的 Wi-Fi用例。未来几年,预计 Wi-Fi 的增长将取决于多样化 Wi-Fi 6、6E 和 Wi-Fi 7 芯片组产品组合的可用性。这些产品组合必需同时满足低端和高端的成本、尺寸、功率与性能要求。此外还离不开创新的 RFFE 解决方案,由此缩短设计时间、节省电路板空间并加快产品上市速度,并能跨多个支持的频段和配置进行扩展。恩智浦等公司提供全面的 MCU 系列产品,包括 1x1、2x2、4x4 和 8x8 Wi-Fi 6 和 6E IC,组合产品,Zigbee、Thread 和蓝牙IC多协议产品,以及可实现高度集成的单芯片RFFE解决方案,为各类Wi-Fi应用提供高度集成的一站式设计,确保 Wi-Fi 市场发挥潜力,更好地应对未来十年不断发展变化的无线连接格局所面临的多样化和复杂性挑战。


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(转载来源:恩智浦,作者:Andrew Zignani)

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