說到短距無線通信,大家應(yīng)該不會感到陌生。我們每天都在使用的Wi-Fi、藍(lán)牙,都屬于這個技術(shù)類別。
最近這段時間,行業(yè)里關(guān)于Wi-Fi 7的新聞越來越多,讓人們對這個通信細(xì)分領(lǐng)域,又新增了不少關(guān)注。
很多人都說,Wi-Fi 6我才剛用上呢,怎么7又來了?Wi-Fi 7的出現(xiàn),會不會對5G這樣的蜂窩通信技術(shù)造成影響?短距無線通信,會迎來一波利好嗎?
今天這篇文章,小棗君就和大家聊聊這個話題。
█ 短距通信的發(fā)展歷程
短距無線通信技術(shù)的起步時間,比蜂窩通信更晚。
上世紀(jì)80年代,美國FCC(聯(lián)邦通信委員會)基于產(chǎn)業(yè)界的強(qiáng)烈要求,推出了免授權(quán)頻譜(即ISM頻段),給短距無線通信技術(shù)的出現(xiàn)創(chuàng)造了條件。
1990年,IEEE成立了802.11工作組,打算基于免授權(quán)頻譜,建立一套通用的無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
不久后,他們選中了澳大利亞研究機(jī)構(gòu)CSIRO發(fā)明的一套無線網(wǎng)技術(shù),吸納為802.11的核心技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
1999年,802.11a和802.11b先后獲得批準(zhǔn)。無線以太網(wǎng)相容性聯(lián)盟(WECA,也就是后來的Wi-Fi聯(lián)盟)成立后,正式將這個技術(shù)定名為Wi-Fi。
Wi-Fi的產(chǎn)業(yè)化先驅(qū),是大名鼎鼎的蘋果公司。1999年7月,他們在其推出的新一代iBook筆記本電腦中,首次引入Wi-Fi,從而掀起了全球范圍內(nèi)的普及浪潮。
Wi-Fi的崛起,具有明顯的時代背景。那時,互聯(lián)網(wǎng)正在蓬勃發(fā)展,而數(shù)據(jù)蜂窩(3G)剛剛起步。只有基于Wi-Fi,筆記本電腦這樣的便攜式產(chǎn)品,才可以獲得無線網(wǎng)絡(luò)接入能力。
與Wi-Fi幾乎同時出現(xiàn)的,還有藍(lán)牙(Bluetooth)。
1994年,愛立信率先提出了藍(lán)牙的早期方案,目的是為了讓移動電話能夠和其它配件之間建立低功耗、低成本的無線通信連接。
1998年,愛立信聯(lián)合IBM、英特爾等5家著名廠商,共同成立了“特別興趣小組”(SIG),后來演變?yōu)樗{(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟。第一代藍(lán)牙(藍(lán)牙1.0),誕生于1999年,后來被正式列入802.15.1標(biāo)準(zhǔn)。
進(jìn)入21世紀(jì)后,以Wi-Fi和藍(lán)牙為代表的短距無線通信技術(shù),借著互聯(lián)網(wǎng)的東風(fēng),獲得了飛速發(fā)展。Wi-Fi從Wi-Fi 1一路演進(jìn)到了Wi-Fi 6,而藍(lán)牙也從1.0到了5.0。
Wi-Fi的演進(jìn)
除了筆記本電腦等消費應(yīng)用場景之外,短距通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。
短距通信技術(shù)使用的是免授權(quán)頻段,既節(jié)約了昂貴的頻譜購買費用,也規(guī)避了繁冗的申請流程。所以,備受行業(yè)企業(yè)青睞。很多公司都開發(fā)了相應(yīng)的產(chǎn)品,投入到智能家居、工業(yè)制造、醫(yī)療教育等領(lǐng)域,為物聯(lián)網(wǎng)的早期發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。
等到4G、5G等蜂窩通信技術(shù)開始全面介入物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的時候,已經(jīng)是2015-2020年了。
蜂窩物聯(lián)網(wǎng)來得雖然遲,但憑借通信距離遠(yuǎn)、網(wǎng)絡(luò)帶寬高等優(yōu)勢,很快成為行業(yè)新寵,擠占了短距無線通信技術(shù)的市場份額。
發(fā)展至今,蜂窩通信技術(shù)和短距無線通信技術(shù),已經(jīng)逐漸形成了一個相對穩(wěn)定的競爭格局。前者更多適用于室外、通信距離較遠(yuǎn)、移動性較高的場景。后者則更適合室內(nèi)等相對固定的場景,尤其是家庭、辦公區(qū)、園區(qū)等場景。
兩者之間也會有一定的重合或協(xié)作。例如汽車類應(yīng)用,汽車外連通常會采用蜂窩技術(shù),而車輛內(nèi)部通信則會采用Wi-Fi或藍(lán)牙。再例如筆記本電腦,既有Wi-Fi,也有蜂窩。
根據(jù)市場數(shù)據(jù)顯示,Wi-Fi和藍(lán)牙的生命力還是很旺盛的,發(fā)貨量始終居高不下(2022年Wi-Fi出貨量超過44億臺),不輸蜂窩通信。
短距通信技術(shù)的優(yōu)勢,其實非常明顯。雖然它們的部分性能指標(biāo)不如5G,但性價比極高、組網(wǎng)簡單,且方便部署。對于很多用戶來說,它的使用成本更低,不需要依賴運營商公網(wǎng),有更強(qiáng)的獨立性和私密性,所以仍有重要價值。
█ Wi-Fi 7,開啟短距通信新時代
時代在高速發(fā)展。最近幾年,整個社會的數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程在不斷加快。各行各業(yè)的復(fù)雜數(shù)字化場景,對通信技術(shù)的性能指標(biāo)提出了更高的要求。
為了彌補技術(shù)指標(biāo)上的差距,也為了更好地滿足用戶需求,短距無線通信技術(shù)加快了自身的技術(shù)迭代。在Wi-Fi這條技術(shù)線上,就演進(jìn)出了Wi-Fi 7。
Wi-Fi 7,官方標(biāo)準(zhǔn)名字叫做802.11be,還有一個“昵稱”,叫EHT(Extremely High Throughput,極高吞吐量)。
作為最新一代Wi-Fi技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),它集合了320MHz頻寬、4K-QAM、增強(qiáng)MU-MIMO、MLO等技術(shù),最高理論速率可以達(dá)到46Gbps,是Wi-Fi 6的3倍以上。Wi-Fi 7的時延相比前代也有明顯下降,可以達(dá)到5ms以內(nèi)。
除了速率、時延等性能指標(biāo)提升之外,Wi-Fi 7還帶來了在網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)和協(xié)同方面的改進(jìn)。
只要符合標(biāo)準(zhǔn),不同廠商之間的路由AP,都可以進(jìn)行協(xié)同,進(jìn)而實現(xiàn)小區(qū)間的時域和頻域協(xié)調(diào)規(guī)劃,小區(qū)間的干擾協(xié)調(diào),以及分布式MIMO等。這有效降低了AP之間的干擾,也極大提升無線空口資源的利用率。
最近這幾月,Wi-Fi 7進(jìn)入了一個產(chǎn)品密集發(fā)布期。很多廠商都發(fā)布了Wi-Fi 7相關(guān)的產(chǎn)品,既有路由器,也有終端。幾天前,Wi-Fi聯(lián)盟也正式宣布,全面啟動Wi-Fi 7的認(rèn)證。這對于Wi-Fi產(chǎn)業(yè)來說,是一個重要的里程碑。
作為產(chǎn)業(yè)的重要一環(huán),Wi-Fi 7模組也有值得關(guān)注的商業(yè)化進(jìn)展。
1月9日,在2024年國際消費電子產(chǎn)品展覽會(CES)期間,全球頭部模組廠商移遠(yuǎn)通信宣布,正式推出支持Wi-Fi 7技術(shù)的通信模組FGE576Q和FGE573Q,為下一代物聯(lián)網(wǎng)和移動終端設(shè)備提供強(qiáng)力支持。
在市場最關(guān)心的網(wǎng)絡(luò)連接速率方面,這兩款模組表現(xiàn)的非常出色。其中,F(xiàn)GE576Q的數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)3.6 Gbps,且支持2.4GHz+5GHz和2.4GHz+6GHz雙頻并發(fā)。FGE573Q則提供高達(dá)2.9Gbps的速率。
在技術(shù)特性上,這兩款模組均采用了MLO(多鏈路操作)技術(shù),可以利用多個無線頻段和信道同時進(jìn)行并發(fā),從而提升吞吐量、降低時延。
模組內(nèi)部除了主芯片之外,還有2個2.4GHz FEM(射頻前端模組)以及2個5GHz/6GHz FEM,可以有效提升發(fā)射功率,更好地支持雙頻并發(fā)。
在安全性上,這兩款模組均采用了WPA3加密等功能,以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C(jī)密性和完整性。
值得一提的是,兩款模組還實現(xiàn)了Wi-Fi與藍(lán)牙的最佳共存狀態(tài),集成藍(lán)牙雙模,最高速率達(dá)2 Mbps且支持低功耗音頻和藍(lán)牙低功耗(BLE)功能。
Wi-Fi 7具備超強(qiáng)的連接性能,除了筆記本電腦等傳統(tǒng)場景之外,也非常適合超高清流媒體、在線游戲、VR/AR等新興場景。
近年來,F(xiàn)WA(固定無線接入)業(yè)務(wù)在全球范圍內(nèi)發(fā)展迅速,對MiFi、CPE等設(shè)備市場有很大的帶動。集成了先進(jìn)蜂窩技術(shù)(5G)和短距通信技術(shù)(Wi-Fi 7)的模組,相信也會受到市場的歡迎。
█ Wi-Fi模組的發(fā)展趨勢
Wi-Fi在家庭、商業(yè)、工業(yè)和車聯(lián)網(wǎng)等,擁有極為廣泛的應(yīng)用。隨著時代和技術(shù)的發(fā)展,Wi-Fi模組也呈現(xiàn)出一些新的趨勢。
第一個趨勢,是模組設(shè)計難度的增加。
不同的應(yīng)用場景,對Wi-Fi模組的要求也存在差異,這對模組的設(shè)計帶來很大的挑戰(zhàn)。
Wi-Fi模組的類型,一般來說包括三種。
第一種,是透傳類,相當(dāng)于一個RF射頻收發(fā)模組,特點是吞吐量大。
第二種,是MCU類,內(nèi)置運行RTOS系統(tǒng)的微型處理器,相當(dāng)于一個單片機(jī),功能更強(qiáng),但速率較低,主要適合物聯(lián)網(wǎng)類的應(yīng)用。
第三種,是車規(guī)模組,符合車規(guī)級要求,可靠性更高。
而移遠(yuǎn)在Wi-Fi模組領(lǐng)域的布局,就呈現(xiàn)出“全面性”的特點,上述三種類型均有豐富的產(chǎn)品。
但不同類型的模組,對設(shè)計要求以及兼容性要求不太一樣。以剛才提到的CPE為例。因為它既有蜂窩通信,又有Wi-Fi通信,兩者的工作頻率很可能比較接近,就存在共存問題。也就是說,臨近的信道,會產(chǎn)生干擾,影響信號的收發(fā)質(zhì)量。
像移遠(yuǎn)通信這樣的一流模組廠商,在設(shè)計上就會考慮得更加全面。他們會通過硬件和軟件機(jī)制,去解決這個干擾問題。
硬件機(jī)制,就是通過天線隔離或加濾波隔離的方式。軟件機(jī)制,則是通過傳遞握手協(xié)議,調(diào)節(jié)發(fā)射功率,以此降低干擾。
除了設(shè)計難度不斷增加之外,Wi-Fi模組的另一個發(fā)展趨勢,就是產(chǎn)品類別多樣化。
我們平常所熟知的Wi-Fi,都是基于傳統(tǒng)2.4G/5G/6GHz頻段。事實上,Wi-Fi還有一個重要類別,就是Sub-GHz(工作頻率低于1GHz)。
最典型的代表,是Wi-Fi HaLow。
Wi-Fi HaLow(802.11ah)是Wi-Fi聯(lián)盟在2016年推出的一種新的Wi-Fi技術(shù),在低于1GHz(通常是在900MHz左右)的頻段運行。
它重點面向物聯(lián)網(wǎng)市場,在覆蓋范圍和穿透能力方面具有顯著優(yōu)勢。如移遠(yuǎn)通信Wi-Fi HaLow模組FGH100M,覆蓋距離可達(dá)1公里,在整個Wi-Fi HaLow市場都具有較高的競爭力。
Wi-Fi模組的第三個發(fā)展趨勢,是配套支持服務(wù)的升級。
模組是芯片和整機(jī)之間的環(huán)節(jié)。模組廠商提供模組,是為了方便客戶更輕松、更便捷、更快速地推出相應(yīng)的終端產(chǎn)品。
隨著通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的不斷演進(jìn),產(chǎn)品的研發(fā)和設(shè)計難度也不斷提升。單純只提供模組,已經(jīng)不能夠滿足客戶的需求。
像移遠(yuǎn)通信,就會將服務(wù)進(jìn)行延伸,提供更完善的解決方案和服務(wù)支持。例如針對模組會有配套的天線服務(wù)、更多樣化的射頻設(shè)計方案及服務(wù),更完善的文檔、軟件物料清單等。盡可能幫助客戶減輕開發(fā)工作量,就可以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,在快速的市場變化中搶占先機(jī)。
█ 最后的話
總而言之,以Wi-Fi為代表的短距通信技術(shù),仍然有巨大的市場空間。
垂直行業(yè)的數(shù)字化場景是極為復(fù)雜的。多樣化的需求,需要多樣化的技術(shù)。對于短距通信技術(shù)來說,憑借自身在成本和靈活性上的優(yōu)勢,相信還有無限的發(fā)展?jié)摿σ源诰颉?/span>
Wi-Fi 7,其實就是短距通信技術(shù)積極滿足用戶需求、努力進(jìn)行能力升級的一種體現(xiàn)。相信隨著它的普及,短距通信將會迎來更美好的明天。