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高性能Wi-Fi方案讓智能家居中樞和網關更快更廣聯接

2019-12-11 來源:微波射頻網 我要評論(0) 字號:

Wi-Fi已成為當今世界無處不在的聯接技術,是我們日常工作和生活的重要組成部分。安森美半導體自收購Quantenna后,已成為高性能Wi-Fi方案的全球領袖之一。

下一代標準Wi-Fi 6大大提升聯接速度和吞吐量

Wi-Fi基于IEEE 802。11標準,從1999年部署的Wi-Fi 1 (802。11b)演進到即將于2020年部署的Wi-Fi 6,最明顯的改進是數據傳輸速度的提升。Wi-Fi 1峰值傳輸速率11 Mbps,而Wi-Fi 6 (802。11ax)支持速率最高達9。6Gbps,是Wi-Fi 5的十倍。此外,Wi-Fi 6也大大提高吞吐量。舉例說明,若您想發送一部3。8GB的電影,使用Wi-Fi 1將需耗約3850秒(64分鐘),而使用Wi-Fi 6僅需約4。5秒,相當于提升了約1000倍(3個數量級)速度!Wi-Fi 6速度和吞吐量的提升都得益于多輸入多輸出(MIMO)技術。

什么是MIMO?

傳統的無線系統通過發射端單個天線和接收端單個天線來通信,稱為單輸入單輸出(SISO)。MIMO指在發射端和接收端都有多個天線的通信系統,從而提升收發數據的速度和信號強固性。MIMO自2009年Wi-Fi 4標準開始部署,支持4 x 4 (即4條發射天線和4條接收天線),到Wi-Fi 5、Wi-Fi 6支持8 x 8 MIMO。支持MIMO的Wi-Fi最初針對單個用戶,但實際生活中這些數據速率增益并不按預期比例擴展,因為大多數客戶端設備尤其是移動設備最多只有兩個發射器和接收器,因而限制了空間復用增益最大為2。多用戶MIMO (MU-MIMO)的出現和迅速采用有望充分利用MIMO的優勢到多個同時運行的設備。因此,在家庭網關中,要最大程度地利用MIMO能力,需要采用MU-MIMO。安森美半導體旗下的Quantenna是首個支持4 x 4、8 x 8 MIMO和MU-MIMO的Wi-Fi方案供應商。

在可預見的未來,5G將不會取代Wi-Fi

最新的5G技術和Wi-Fi 6都意味著更快地聯接,但它們的應用場景、工作頻段、網絡延遲和頻譜認證等都有很大的不同,因此在可預見的未來,5G將不會取代Wi-Fi,而是互為補足,相互協同。

5G標準由第三代合作伙伴計劃(3GPP),主要用于戶外,Wi-Fi 6標準由美國電氣電子工程協會(IEEE)制定,更適用于室內。根據3GPP標準,5G頻段分為FR1和FR2兩個范圍,其中FR1的頻段低于6GHz,FR2為24GHz至52GHz,由于高頻信號極易衰減,因此需要更復雜的工程。Wi-Fi 6則工作在2.4GHz、5GHz和6GHz。5G頻譜需申請授權,而Wi-Fi 6各頻譜免授權,更易于部署。5G數據傳輸速率1至10Gbps,Wi-Fi 6受限于網絡聯接,傳輸速率最高達9.6Gbps。5G支持達350km每小時的高速移動切換,Wi-Fi 6不支持高速移動切換。5G網絡延遲少于1ms,Wi-Fi 6網絡延遲取決于核心網絡,延遲20至150ms。

如何優化Wi-Fi性能

針對Wi-Fi速度隨距離增加而下降,安森美半導體提供8 x 8 MIMO、5 x 5 MIMO和波束成形技術擴展Wi-Fi覆蓋范圍。為解決由鄰近Wi-Fi、其它未授權網絡帶來的干擾,提供智能型自優化網絡(SONiQ)軟件,通過信道選擇(ChannelSelection)、接入點操控(APSteering)來優化Wi-Fi性能。SONiQ框架將各種路由器、訪問點、中繼器和任何系統與Wi-Fi芯片組組合中的其他設備進行整合,使客戶只需采用一個軟件框架即可操控所有產品。對于家庭中許多不同設備爭用Wi-Fi的情況,采用iQStream通過QoS優先級實現智能選擇路徑的路由機制。此外,安森美半導體的Wi-Fi 6方案還支持以下特性以實現差異化的產品:自適應8 x 8 MIMO、8空間流FB、ESP、背景動態頻率選擇(DFS)、始終在線DFS。

自適應8x8 MIMO

缅甸玉和国际8 x 8 MIMO能夠將Wi-Fi數據速率提高60%,并在提高覆蓋范圍的同時,大幅減少家庭終端設備斷開率。自適應8 × 8 MIMO則實時在單個8 x 8或兩個4 x 4網絡之間切換,以最大化客戶端吞吐量。

8空間流FB

指處理8空間流客戶端反饋以實現MIMO的最佳性能,如支持三個2 x 2 MU-MIMO客戶端。

ESP

針對少于8空間流FB的客戶端,重建完整的信道信息,提高速度和擴大覆蓋范圍。

背景DFS

多達4條鏈進行5GHz背景掃描。

始終在線DFS

先進的硬件可檢測并隔離雷達與子載波。在干凈的DFS信道停留的時間比競爭對手更長。

安森美半導體的Wi-Fi方案

安森美半導體旗下的Quantenna當前在Wi-Fi領域的市場涵蓋企業、零售和運營商,提供的產品包括接入點、路由器、家庭網關、Mesh節點等,即將通過Wi-Fi 6擴展至工業、汽車、消費物聯網(IoT)領域如智能家居、家庭娛樂等IoT細分市場。

缅甸玉和国际1. 符合Wi-Fi 5、Wi-Fi 6標準的接入點/網關

缅甸玉和国际安森美半導體的方案支持更快速度和覆蓋范圍,最大速度超過10Gbps,在5GHz支持達8 x 8 MIMO,在2.4GHz支持達4 x 4 MIMO,采用Qdock進行運動檢測,支持云分析。

2. 符合Wi-Fi 5、Wi-Fi 6標準的Mesh節點

安森美半導體提供雙頻和三頻方案,速度超過6Gbps,嵌入CPU,具成本優勢,采用Qdock進行運動檢測,支持云分析。

3. 符合Wi-Fi 5、Wi-Fi 6標準的機頂盒

安森美半導體的方案支持雙頻可選和雙頻并發,速度達2Gbps,差異化特性有:無線直播電視質量、更快的速度/更大覆蓋范圍、Mesh節點功能、使用Qdock進行運動檢測,也支持云分析。

Spartan交鑰匙方案

針對上述接入點/網關、Mesh節點,安森美半導體提供幾近“交鑰匙”方案,如用于家居中樞/Mesh的Spartan,含全功能硬件和軟件設計包,為經授權的原始設備制造商(OEM)和原始設計制造商(ODM)提供產品設計文檔、板制造文檔、產品外殼文檔,為便于OEM和ODM定制,還提供通用預測試固件和軟件開發套件(SDK),幫助OEM和ODM降低成本,加快產品上市。

最新的Wi-Fi 6 Spartan路由器參考設計基于QSR10GU-AX 8 x 8 MIMO雙頻雙并發Wi-Fi 6芯片組,提供無與倫比的覆蓋范圍和網絡容量,加速部署同類最佳的Wi-Fi 6路由器到零售和運營商市場,解決對更廣泛家庭覆蓋的日增需求,同時提供滿足嚴格要求的應用所需的性能水平,例如4K視頻串流、在線游戲、云同步以及聯接日趨增多的智能家居產品。

該方案在5GHz采用8 x 8 MIMO和2.4GHz采用4 x 4 MIMO的12空間流運行,配備2.5G以太網廣域網(WAN)和局域網(LAN)端口,內置一個可輕松實現Wi-Fi配對的近場通信(NFC)讀卡器,以及一個硬件加速器優化低延遲和服務質量(QoS)。關鍵特性包括真正的8 x 8空間流聲音、大規模MU-MIMO和正交頻分多址(OFDMA)、發射波束成形、1024-正交幅度調制(1024-QAM)和目標喚醒時間(TWT)等Wi-Fi特性。SmartScan功能提供零等待DFS和增強的掃描。該參考設計包括安森美半導體的Qdock,支持第三方應用如運動檢測、信道狀態信息(CSI)和射頻(RF)傳感,以幫助簡化集成到客戶應用。

缅甸玉和国际使用Wi-Fi進行運動檢測可應用于傳統的住宅監控,以檢測我們房屋及其周圍的侵入或定期維護,這可很容易擴展到智能樓宇,使用運動和占用檢測作為暖通空調(HVAC)和照明控制樓宇管理系統的一部分,也可用來監視家中的老年人和弱勢群體以安心。

總結

下一代Wi-Fi 6標準大大提升聯接速度和吞吐量,MU-MIMO技術的發展將進一步使制造商充分利用Wi-Fi的潛力。安森美半導體在收購了領先的Wi-Fi技術領袖Quantenna后,以MU-MIMO、OFDMA、波束成形、DFS、Qdock等關鍵技術持續創建從硅和系統到軟件的整體Wi-Fi方案,解決在IoT、汽車和智能家居等市場的聯接應用問題,如最新的旗艦方案Spartan路由器提供卓越的吞吐量、速度、覆蓋范圍和性價比,為智能家居帶來企業級性能,全面的硬件和軟件加速上市時間。

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