×
×

先升级5G手机,还是先升级WiFi 6路由器?看高通重新定义新时代下的连接

2020-03-20 13:57:32 来源:EETOP
3月17日,在高通Wi-Fi 6技术线上媒体沟通会上再次详细介绍了其四款六核心的Networking Pro Wi-Fi6解决方案,以及专为移动连接新时代而打造的高通FastConnect子系统。

据介绍,Networking Pro 系列具有四款差异化平台,及全新的芯片组架构,它由 A53 架构的四核CPU组成,最高层级平台主频高达2.2GHz,同时具备两个网络加速器,使硬件可以加速更多数据流,从而释放CPU主平台来完成更多应用。该系列平台最高支持12路空间数据流,每个接入点最多支持连接业界最高的1500个用户,同时可以并发处理37个OFDMA用户,以及同时处理8路MU-MIMO数据流。

而FastConnect是一个子系统,它集成了 Wi-Fi 和蓝牙,同时还和骁龙移动平台系统内的各个子单元之间相互协作,提供更多、更好的多用户连接技术以及更动态的功耗管理调整来实现更高的能效比。

 

高通最为人所熟知的是芯片厂商,但如果以Wi-Fi出货量计,它其实也是家庭、企业、场馆和移动Wi-Fi细分市场的全球领军企业。据高通产品市场总监胡鹏介绍,自2015年起,高通已经出货超过40亿颗Wi-Fi 芯片。罗马并非一日建成。在Wi-Fi领域,高通非常早就开始进行大量投入。从Wi-Fi4 开始,再到 Wi-Fi5、Wi-Fi6,另外还包括技术独特且难度较高的 60GHz Wi-Fi 领域,高通不仅有非常丰富的技术积累,还持续在第一时间推出能够支持技术升级的产品组合。高通2012年在手机侧率先推出支持Wi-Fi5(802.11ac)的产品;2014年先后推出首个4路 MU-MIMO 网络解决方案,及业界首个2x2MU-MIMO移动平台;2016年推出了 Wi-FiSON(自组织 网络)以及 Wi-Fi 网状网络(Mesh)解决方案;2018年推出业界首批能够提供顶级吞吐量的 802.11ay产品;2019年,推出首个面向移动终端的 Wi-Fi 6 解决方案,以及首个8x8 Wi-Fi 6 网络解决方案。2020年,高通再次带来了它在Wi-Fi 6领域的创新成果。

 Wi-Fi 6:必须重新定义的“新连接”

 2020年,受新冠疫情的影响,无论是中国经济,还是全球大环境,都受到了严重的重创,各行各业也都面临着最严峻的考验。通信行业,随着MWC2020的停办,没有了与未来科技的会面,让科技圈黯然失色不少。不过,无论是运营商,还是手机等终端厂商,都继续积极推进着5G的发展。除了5G,Wi-Fi 6也是今年的一个热门。近期,将为200M以下电信家庭光纤宽带用户提供免费提速到200M的服务。为了提升用户的宽带体验,其实各大运营商都在逐渐提升宽带速率,各大电商平台也在不断推出支持Wi-Fi 6的路由器,而且各大手机厂商也开始密集发布自己全新系列的手机产品,都已经支持Wi-Fi 6技术。

 

20年前,Wi-Fi 网络的任务较为简单。在家庭网络环境中,Wi-Fi只为一两台具有Wi-Fi功能的设备(例如,笔记本电脑)而服务。10年前,随着智能手机和平板电脑的兴起,Wi-Fi 逐渐成为这些新兴设备重要的联网方式,无线路由器也随之进入更多家庭,也使得更多人、更多终端拥有了在公众场所连接互联网的能力。如今,更多移动终端的兴起以及智能家居的广泛应用,使得家庭成为高密度Wi-Fi 使用场景;各种手游以及云服务也催生了大量家庭网络需求。在大型公众场所中,智能化建设当中高质量、高可靠的无线网络也成为了数万用户以及园区智能设备管理连接的重要桥梁。

 

随着网络数据的爆发式增长,市场对于上行链路的需求也有了显著提升。Wi-Fi 6也可以说是为了满足用户和市场对于上行链路性能提升的需求和技术保障而产生的。Wi-Fi 6 肩负着高带宽、低时延、多用户连接的历史使命。新时代下,消费者不仅仅只是联网的有线连接,更希望享受到更高带宽、更低时延、更能完全保障大量家中智能终端的连接体验,全屋高质量的无缝 Wi-Fi 连接,以满足数据爆炸时代高质量的连接需求。

 跑得快是Wi-Fi 6的最直观优势,不过却并非是它的最重要升级点。对于80Ghz信道上的单个空间流,WiFi 4的理论速度是150Mb/s,Wi-Fi 5的理论速度是866MB/s,Wi-Fi 6的理论速度是1201MB/s。对比可见,Wi-Fi 6较Wi-Fi 5的提升速度远低于Wi-Fi 5较Wi-Fi 4的提升。Wi-Fi 6其实更重要的是解决了大数量设备在连接网络时,网络的拥堵问题。

目前Wi-Fi面临的问题是,设备越来越多,并且它们对上下行流量的要求也越来越高,此外,还面临非常严重干扰,以及互相抢占资源。一些大数据显示,目前绝大部分用户使用的还是2.4GHz Wi-Fi。事实上,在5GHz频段上,802.11ac(即Wi-Fi 5)的2x2 MIMO情况下,80MHz频宽下可以达到867M的吞吐量,实际有效吞吐量可以达到接近700兆。对于大多数用户,他们遇到的问题不是几百兆带宽的Wi-Fi不够用,而是Wi-Fi时常断线。Wi-Fi 6最关键的一点是极大改善了目前终端用户的用户体验问题。它是将很多控制权放在路由器侧,让路由器决定设备之间是否组成一个OFDMA的网络,减少不必要的空间竞争,让设备有序地通信(包括MU-MIMO上下行)。

 高通产品经理叶思崑表示,高通一直很注重用户体验的提升,致力于通过不断的技术研发和产品升级,能够真正解决用户痛点。作为方案提供商,为进一步改善Wi-Fi网络性能,高通一直在做不断的尝试和深度的思考。那么,高通基于Wi-Fi 6标准,都做了哪些事情呢?

 Networking Pro:极致的Wi-Fi 6网络体验

 高通此次推出的Networking Pro平台,实现了上行 MU-MIMO、上行的OFDMA、支持高达37个OFDMA用户以及支持高达1500个用户连接等诸多增强特性。除了速率以外,还提供了大量的实用Wi-Fi6特性。下图是这款芯片的全新架构图。它由A53架构的四核CPU组成,最高层级平台主频高达2.2GHz,同时具备两个网络加速器,使硬件可以加速更多数据流,从而释放CPU主平台来完成更多应用。CPU的资源非常重要,因此高通的解决方案,将数据部分尽可能上传到网络处理器中。此外,IoT Connectivity可以支持蓝牙以及ZigBee连接,满足家庭应用中智能家居应用场景的需求。同时,该方案有专门的能耗管理单元,以及基于以太网、能支持高达10GB的接口,此外还实现了音频、视频、语音的支持。

 下面,我们再来详细看看这个平台中的几项关键技术。首先是MU-MIMO。MU-MIMO分为上行和下行,主要是可以并发处理大数据连接以及通讯。高通作为首家支持4路MU-MIMO 芯片组的厂商。与传统的路由器和手机之间采用的分时工作、依次进行数据传输的工作方式不同,它可以支持多用户下的Wi-Fi同时工作。如果路由器和手机同时支持 MU-MIMO,就可以实现由一个路由器同时为几部手机提供网络支持,相比传统的工作方式效率更高。

早在 2016 年时,高通就将下行MU-MIMO引入到Wi-Fi 5,并将效率提高了2至3倍,为多终端的下载速度提升带来变革性飞跃。到Wi-Fi6 ,基于近年来多终端直播以及云备份等上行活动愈发活跃的现状,为满足时代需求,高通的MU-MIMO 解决方案已经可以同时支持上行和下行链路。上下行支持的链路数量越多,则在实际使用当中效果也会更好、效率也更高。据介绍,目前,已经有 7.5 亿台采用高通的MU-MIMO 决方案的客户端设备出货。

 接来下,我们再来看BSS Coloring(BSS 着色技术)。Wi-Fi 6 增加该功能的目的在于,针对相邻信道的网络设备,6 位着色法使设备能够区分相互之间的关系,从而降低设备之间的相互干扰,增加每个设备自身的网络通信能力。

 第三个,就是最常听说的OFDMA技术。对于各种碎片化的数据——例如在玩手游的时候,怎样确保手游在大量设备环境下,依然能保持很好的低时延效果?这其实是通过OFDMA来进行改善,这也是在Wi-Fi领域非常重要的、全新引入的技术,这一技术早在蜂窝网络上就已开始运用了。目前,高通已经能提供支持同时并发处理37个用户的OFDMA技术, 同时还具有能并发处理 37 个终端侧设备的能力,并支持上行以及下行的 OFDMA 技术,使得上下行能够对等地提升 OFDMA 性能。这是非常重要的指标,同时也是当前业界领先的水准。

 据了解,目前,高通面向Wi-Fi6网络基础设施的完整产品组合分为 Networking Pro400、Pro 600、Pro 800 以及最高端的Pro 1200四条产品线,它们分别对应最高支持4路、6路、8路和12路空间数据流。此外,该系列平台具有可扩展性,支持一些更智能的配置,使用过程更加便捷、安全,并且更新时无需更新每个产品,网状网络中的所有产品仅相当于一台设备。这个解决方案适用于家庭侧、商业侧,以及企业级的应用场景,对火车、飞机以及各种客运大楼等大型场所也同样适用。目前已经有超过200款采用 NetworkingPro 系列平台的设计已经出货,或是正在开发当中。

 专为移动连接而生的FastConnect 子系统

 移动设备是现在人们生活不可或缺的一部分。随着5G物联网等新技术的不断推进,移动数据正逐年持续增长。据相关统计数据显示,2017年至2022年,全球移动数据流量预计将增加7倍。在这些数据流量中,视频的占比将越来越高,例如一些海外的研究报告显示,Facebook 在线直播每年都在翻倍上涨,观众对视频的质量要求也越来越高,YouTube 每分钟上传300小时视频;在国内市场中,抖音、微信、微博 等各种各样在线视频直播需求,以及上传视频、在线观看视频的需求也非常火热。目前视频在数据流量中的占比大概是50%,而到2022年这一比例将会增加至80%。另有数据显示,到2022年,70%的IP数据流量将会通过无线的方式传输,在这些无线数据传输中,Wi-Fi 将会分流59%的移动数据。

 Wi-Fi 6 技术正是在这样的大背景下应运而生。市场对于移动数据流量、用户上网需求、以及各种各样复杂应用场景下对于大带宽、高吞吐量、高能效上网的需求,正是这些要求催生Wi-Fi 技术发展,以应对市场上对于Wi-Fi连接的不同应用需求。高通推出了的FastConnect子系统,正是响应这些对无线连接性能提升的需求。该系统集成了Wi-Fi和蓝牙,但它不仅仅是集成 Wi-Fi 和蓝牙,它还和骁龙移动平台系统内的各个子单元之间相互协作,提供更多、更好的多用户连接技术以及更动态的功耗管理调整来实现更高的能效比。例如 Wi-Fi 和蜂窝之间的无缝切换等各种各样的应用场景以及用户体验的提升,都是通过 FastConnect 子系统在内部进行整合、提供最佳方案来实现的。

 随着骁龙 865 移动平台的推出,高通推出了集成非常完整的 Wi-Fi 6 功能集合的FastConnect 6800子系统。据介绍,在Wi-Fi 6完整的功能之中,FastConnect 6800子系统既对基础特性提供支持,同时也对每个特性又进一步实现极致化提升。

如下图, 首先,8×8 数据流探测的 MU-MIMO是Wi-Fi6 标准的可选特性之一,在高通的解决方案中,实现了对最顶级的 8×8 探测能力的支持。在多用户联网的情况下,该特性可以提升单用户和整个网络的吞吐量。其次,目标唤醒时间(TWT),也是可选特性之一,高通技术中也提供了全面的支持。第三是WPA3 安全,它分为三个子集,包含了大量的对安全加密的提升,Wi-Fi 6的标准并不一定要全部支持,而高通的解决方案可做到在个人、企业、公共场所 等不同场景下,都能够支持 WPA3安全。最后,在1024QAM调制方式的支持上,Wi-Fi 6 标准并不要求同时在2.4GHz和5GHz两个频段同时支持1024QAM,且市场上有些方案也只在5GHz频段提供支持,高通技术在两个频段都能够支持最高的1024QAM调制方式。在OFDMA和MU-MIMO的支持方面,高通实现了对这两个特性的上行和下行的全部支持,能够极大程度地满足上行和下行链路都希望提升吞吐量的需求,为每个用户带来网络性能的提升。此外,FastConnect 6800 还可以支持蓝牙 5.1。

 

关键技术点:2×2+2×2 双频并发

 传统意义上的“双频 Wi-Fi”指的是手机的Wi-Fi连接能力,既支持2.4GHz频段,也支持5GHz频段,但只有一套基带,一套 MAC,控制两个频段的射频,没办法同时工作,所以并不是双频并发。由此带来的问题是如何在复杂的使用场景下判断何时连接2.4GHz频段,何时连接5GHz频段。路由器由于不了解终端的状态,很难判断。同样的,终端由于使用场景复杂,也很难判断。

 在 FastConnect6800 上,高通进一步推出2×2+2×2的双频并发Wi-Fi,可以在2.4GHz和5GHz频段,同时支持2×2的 MIMO,并且是基于最高的1024QAM调制方式,一方面可以带来吞吐量的极大提升,最大的物理吞吐量可以达到 1.8 Gbps,实际吞吐量能达到 1.3-1.4Gbps。另一方面,因为两个链路同时工作,可以带来更低时延的网络效果。此外,由于能够兼顾2.4GHz和5GHz这两个网络频段,覆盖范围更大。

 

双频并发是高通进一步改善双频切换的方案之一。何时切换,并不仅仅是考虑信号的好与不好,还要考虑5GHz信道和2.4GHz信道在流量各方面的情况, 比如某个终端上是否在播放视频。这其中就用到了高通非常成熟的自组网技术。所以在软件上,路由器侧会做更精细的补充,会通过 802.11k 和 802.11v 这样的技术使得整个切换变得更加无缝。这种连接不仅是2.4GHz 和5GHz之间的,也包括全场景的路由器之间的切换。

 

Wi-Fi 6、Wi-Fi 6E、Wi-Fi 6+5G

 Wi-Fi 6E 是近期比较热门的话题。2019年9月,Wi-Fi联盟正式将Wi-Fi 802.11改名为Wi-Fi 6;2020年1月,Wi-Fi联盟再次宣布将使用6GHz频段的802.11ax无线网络称为Wi-Fi 6E。它是把 Wi-Fi 6 的协议从现在的双频 2.4GHz、5GHz 拓 展至 6GHz 频段。6GHz 是一个全新的频段,有 1.2GHz 的总带宽,可以容纳更多的信道数量。据相关资料介绍,Wi-Fi 6E由于与5GHz频段相邻,具有更大的可用性和更宽的通道尺寸,并且可以在受到传统Wi-Fi 4或者Wi-Fi 5设备干扰的情况下依然获得清晰的频谱。

 Wi-Fi 6E除了增加对6GHz频段的支持,对射频等不管是硬件设计还是其他外围设计,与Wi-Fi 6也不太一样。有相关分析人士认为,一旦监管机构开放6GHz频段,第一批使用该频段的Wi-Fi设备将包括Wi-Fi 6E智能手机。在今年2月,高通基于Wi-Fi 6E的技术架构,做了一个从路由器侧到手机侧的端到端OTA演示。不过,目前Wi-Fi6E还处于演示阶段,商业化要到后续才能实现不过。具体在中国,考虑到中国的具体国情,中国目前还没有公布开放6GHz频段的政策。

叶思崑表示,Wi-Fi 6E增加了对新的频段的支持,不论是路由器侧、网络侧还是手机侧,都是需要硬件上的更新的。高通会随时跟进中国最新制定的政策规范,在Wi-Fi 6E(6GHz频段)开放的时候,基于政策规范做出相应的有针对性的设计。

 不过,Wi-Fi 6E只是在Wi-Fi 6的基础上增加了6GHz频段,但还并不足以成为新一代的Wi-Fi。怎么命名不重要,关键还是在于怎么给终端用户带来体验提升。高通认为,在当前实时双频Wi-Fi比较能够提升用户体验,超过90%以上的用户默认连接2.4GHz Wi-Fi时,完全没有把5GHz频段利用起来。5GHz频段穿墙较差,但是当用户在同一个房间或者隔墙不是很远的时候,5GHz又具备网络环境干净、速率高的优势,而2.4GHz穿墙效果好。这二者之间怎么切换是一直以来比较困扰业界的问题。在高通最新推出的Wi-Fi 6方案当中,就采用了2x2+2x2双频并发Wi-Fi技术,这个目前高通特有的特性,对增强用户Wi-Fi体验非常重要。

 胡鹏表示,高通从底层技术角度出发,把 2.4GHz 和 5GHz同时利用起来,兼顾两者的优势,目前来看,在5GHz频段下,160MHz带宽在中国仅能支持1个信道,因此160MHz 对于Wi-Fi 6来说并不是太实用。不过随着Wi-Fi 6E的开放, 6GHz频段带来的更高频段,,160MHz可以容纳7个信道,这 将能够更好的地发挥其优势。

 除Wi-Fi 6E外,Wi-Fi 6+5G也是当前行业的一个热议话题,更是被行业戏称为“天生一对”。5G和Wi-Fi都是接入技术,它们在不同的场合下各有侧重点。在外面的移动场景下,5G毫无疑问更合适,其移动范围更大;而Wi-Fi的应用场景则是机场、酒店,尤其在家里用的比较多。从目前的调研数据来看,用户回家后对Wi-Fi的使用率非常高。而且现在需要接入Wi-Fi的设备越来越多,人们家里有扫地机器人、电视机、投影仪、饮水机等,各种物联网设备都需要接到Wi-Fi上,使得Wi-Fi上的设备越来越多。此外,虽然5G的技术很强大,但其带宽成本也是明显高于相对轻量化的Wi-Fi6技术。

 无论是在国内还是国外,“最后一公里”都是较大的难题,因为铺设电缆很麻烦,而到家的网络覆盖又是另外一个问题。叶思崑表示,5G 和Wi-Fi 6是相辅相成、协同发展的。随着5G和Wi-Fi 6技术的融合,它们将共同为用户带来性能和体验的提升。对于整个业界而言,5G 和 Wi-Fi 6的协同发展将会成为互联网发展中的一个重要的试点。

 

  1. EETOP 官方微信

  2. 创芯大讲堂 在线教育

  3. 创芯老字号 半导体快讯

相关文章

全部评论