6GHz频段：Wi-Fi性能和容量的革命？

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域促进新Wi-Fi标准过渡的关键。

再有，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。

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1：支持Wi-Fi设备的出货量，2010年至2025年

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。表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 

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2：Wi-Fi 6芯片组出货量，2019年至2025年

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。

6GHz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。

原文标题：读懂Wi-Fi 6：看这本白皮书就够了！（附全文下载）

文章出处：【微信公众号：NXP客栈】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。

责任编辑：haq