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下一代Wi-Fi 6标准方案全面分析

Wi-Fi已成为当当代界无处不在的联接技巧,是我们日常事情和生活的紧张组成部分。安森美半导体自收购Quantenna后,已成为高机能Wi-Fi规划的举世领袖之一。

下一代标准Wi-Fi 6大年夜大年夜提升联接速率和吞吐量

Wi-Fi基于IEEE 802.11标准,从1999年支配的Wi-Fi 1 (802.11b)演进到即将于2020年支配的Wi-Fi 6,最显着的改进是数据传输速率的提升。Wi-Fi 1峰值传输速度11 Mbps,而Wi-Fi 6 (802.11ax)支持速度最高达9.6Gbps,是Wi-Fi 5的十倍。此外,Wi-Fi 6也大年夜大年夜前进吞吐量。举例阐明,若您想发送一部3.8GB的片子,应用Wi-Fi 1将需耗约3850秒(64分钟),而应用Wi-Fi 6仅需约4.5秒,相称于提升了约1000倍(3个数量级)速率!Wi-Fi 6速率和吞吐量的提升都得益于多输入多输出(MIMO)技巧。

什么是MIMO?

传统的无线系统经由过程发射端单个天线和接管端单个天线来通信,称为单输入单输出(SISO)。MIMO指在发射端和接管端都有多个天线的通信系统,从而提升收发数据的速率和旌旗灯号强固性。MIMO自2009年Wi-Fi 4标准开始支配,支持4 x 4 (即4条发射天线和4条接管天线),到Wi-Fi 5、Wi-Fi 6支持8 x 8 MIMO。支持MIMO的Wi-Fi最初针对单个用户,但实际生活中这些数据速度增益并不按预期比例扩展,由于大年夜多半客户端设备尤其是移动设备最多只有两个发射器和接管器,因而限定了空间复用增益最大年夜为2。多用户MIMO (MU-MIMO)的呈现和迅速采纳有望充分使用MIMO的上风到多个同时运行的设备。是以,在家庭网关中,要最大年夜程度地使用MIMO能力,必要采纳MU-MIMO。安森美半导体旗下的Quantenna是首个支持4 x 4、8 x 8 MIMO和MU-MIMO的Wi-Fi规划供应商。

在可预见的未来,5G将不会取代Wi-Fi

最新的5G技巧和Wi-Fi 6都意味着更快地联接,但它们的利用处景、事情频段、收集延迟和频谱认证等都有很大年夜的不合,是以在可预见的未来,5G将不会取代Wi-Fi,而是互为补足,互相协同。

5G标准由第三代相助伙伴计划(3GPP),主要用于户外,Wi-Fi 6标准由美国电气电子工程协会(IEEE)拟订,更适用于室内。根据3GPP标准,5G频段分为FR1和FR2两个范围,此中FR1的频段低于6GHz,FR2为24GHz至52GHz,因为高频旌旗灯号极易衰减,是以必要更繁杂的工程。Wi-Fi 6则事情在2.4GHz、5GHz和6GHz。5G频谱需申请授权,而Wi-Fi 6各频谱免授权,更易于支配。5G数据传输速度1至10Gbps,Wi-Fi 6受限于收集联接,传输速度最高达9.6Gbps。5G支持达350km每小时的高速移动切换,Wi-Fi 6不支持高速移动切换。5G收集延迟少于1ms,Wi-Fi 6收集延迟取决于核心收集,延迟20至150ms。

若何优化Wi-Fi机能

针对Wi-Fi速率随间隔增添而下降,安森美半导体供给8 x 8 MIMO、5 x 5 MIMO和波束成形技巧扩展Wi-Fi覆盖范围。为办来由左近Wi-Fi、其它未授权收集带来的滋扰,供给智能型自优化收集(SONiQ)软件,经由过程信道选择(ChannelSelection)、接入点操控(APSteering)来优化Wi-Fi机能。SONiQ框架将各类路由器、造访点、中继器和任何系统与Wi-Fi芯片组组合中的其他设备进行整合,使客户只需采纳一个软件框架即可操控所有产品。对付家庭中许多不合设备争用Wi-Fi的环境,采纳iQStream经由过程QoS优先级实现智能选择路径的路由机制。此外,安森美半导体的Wi-Fi 6规划还支持以下特点以实现差异化的产品:自适应8 x 8 MIMO、8空间流FB、ESP、背景动态频率选择(DFS)、始终在线DFS。

自适应8x8 MIMO

8 x 8 MIMO能够将Wi-Fi数据速度前进60%,并在前进覆盖范围的同时,大年夜幅削减家庭终端设备断开率。自适应8 × 8 MIMO则实时在单个8 x 8或两个4 x 4收集之间切换,以最大年夜化客户端吞吐量。

8空间流FB

指处置惩罚8空间流客户端反馈以实现MIMO的最佳机能,如支持三个2 x 2 MU-MIMO客户端。

ESP

针对少于8空间流FB的客户端,重修完备的信道信息,前进速率和扩大年夜覆盖范围。

背景DFS

多达4条链进行5GHz背景扫描。

始终在线DFS

先辈的硬件可检测并隔离雷达与子载波。在干净的DFS信道停顿的光阴比竞争对手更长。

安森美半导体的Wi-Fi规划

安森美半导体旗下的Quantenna当前在Wi-Fi领域的市场涵盖企业、零售和运营商,供给的产品包括接入点、路由器、家庭网关、Mesh节点等,即将经由过程Wi-Fi 6扩展至工业、汽车、破费物联网(IoT)领域如智能家居、家庭娱乐等IoT细分市场。

1.相符Wi-Fi 5、Wi-Fi 6标准的接入点/网关

安森美半导体的规划支持更快速率和覆盖范围,最大年夜速率跨越10Gbps,在5GHz支持达8 x 8 MIMO,在2.4GHz支持达4 x 4 MIMO,采纳Qdock进行运动检测,支持云阐发。

2.相符Wi-Fi 5、Wi-Fi 6标准的Mesh节点

安森美半导体供给双频和三频规划,速率跨越6Gbps,嵌入CPU,具资源上风,采纳Qdock进行运动检测,支持云阐发。

3.相符Wi-Fi 5、Wi-Fi 6标准的机顶盒

安森美半导体的规划支持双频可选和双频并发,速率达2Gbps,差异化特点有:无线直播电视质量、更快的速率/更大年夜覆盖范围、Mesh节点功能、应用Qdock进行运动检测,也支持云阐发。

Spartan交钥匙规划

针对上述接入点/网关、Mesh节点,安森美半导体供给几近“交钥匙”规划,如用于家居中枢/Mesh的Spartan,含全功能硬件和软件设计包,为经授权的原始设备制造商(OEM)和原始设计制造商(ODM)供给产品设计文档、板制造文档、产品外壳文档,为便于OEM和ODM定制,还供给通用预测试固件和软件开拓套件(SDK),赞助OEM和ODM低落资源,加快产品上市。

最新的Wi-Fi 6 Spartan路由器参考设计基于QSR10GU-AX 8 x 8 MIMO双频双并发Wi-Fi 6芯片组,供给无与伦比的覆盖范围和收集容量,加速支配同类最佳的Wi-Fi 6路由器到零售和运营商市场,办理对更广泛家庭覆盖的日增需求,同时供给满意严格要求的利用所需的机能水平,例如4K视频串流、在线游戏、云同步以及联接日趋增多的智能家居产品。

该规划在5GHz采纳8 x 8 MIMO和2.4GHz采纳4 x 4 MIMO的12空间流运行,配备2.5G以太网广域网(WAN)和局域网(LAN)端口,内置一个可轻松实现Wi-Fi配对的近场通信(NFC)读卡器,以及一个硬件加速器优化低延迟和办事质量(QoS)。关键特点包括真正的8 x 8空间流声音、大年夜规模MU-MIMO和正交频分多址(OFDMA)、发射波束成形、1024-正交幅度调制(1024-QAM)和目标唤醒光阴(TWT)等Wi-Fi特点。SmartScan功能供给零等待DFS和增强的扫描。该参考设计包括安森美半导体的Qdock,支持第三方利用如运动检测、信道状态信息(CSI)和射频RF)传感,以赞助简化集成到客户利用。

应用Wi-Fi进行运动检测可利用于传统的室庐监控,以检测我们房屋及其周围的侵入或按期掩护,这可很轻易扩展到智能楼宇,应用运动和占用检测作为暖通空调(HVAC)和照明节制楼宇治理系统的一部分,也可用来监视家中的老年人和弱势群体以安心。

总结

下一代Wi-Fi 6标准大年夜大年夜提升联接速率和吞吐量,MU-MIMO技巧的成长将进一步使制造商充分使用Wi-Fi的潜力。安森美半导体在收购了领先的Wi-Fi技巧领袖Quantenna后,以MU-MIMO、OFDMA、波束成形、DFS、Qdock等关键技巧持续创建从硅和系统到软件的整体Wi-Fi规划,办理在IoT、汽车和智能家居等市场的联接利用问题,如最新的旗舰规划Spartan路由器供给卓越的吞吐量、速率、覆盖范围和性价比,为智能家居带来企业级机能,周全的硬件和软件加速上市光阴。

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