說到短距無線通信,大家應該不會感到陌生。我們每天都在使用的Wi-Fi、藍牙,都屬于這個技術類別。
最近這段時間,行業里關于Wi-Fi 7的新聞越來越多,讓人們對這個通信細分領域,又新增了不少關注。
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,會不會對5G這樣的蜂窩通信技術造成影響?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。
█ 短距通信的發展歷程
短距無線通信技術的起步時間,比蜂窩通信更晚。
上世紀80年代,美國FCC(聯邦通信委員會)基于產業界的強烈要求,推出了免授權頻譜(即ISM頻段),給短距無線通信技術的出現創造了條件。
1990年,IEEE成立了802.11工作組,打算基于免授權頻譜,建立一套通用的無線技術標準。
不久后,他們選中了澳大利亞研究機構CSIRO發明的一套無線網技術,吸納為802.11的核心技術標準。
1999年,802.11a和802.11b先后獲得批準。無線以太網相容性聯盟(WECA,也就是后來的Wi-Fi聯盟)成立后,正式將這個技術定名為Wi-Fi。
Wi-Fi的產業化先驅,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的普及浪潮。
Wi-Fi的崛起,具有明顯的時代背景。那時,互聯網正在蓬勃發展,而數據蜂窩(3G)剛剛起步。只有基于Wi-Fi,筆記本電腦這樣的便攜式產品,才可以獲得無線網絡接入能力。
與Wi-Fi幾乎同時出現的,還有藍牙(Bluetooth)。
1994年,愛立信率先提出了藍牙的早期方案,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),后來演變為藍牙技術聯盟。第一代藍牙(藍牙1.0),誕生于1999年,后來被正式列入802.15.1標準。
進入21世紀后,以Wi-Fi和藍牙為代表的短距無線通信技術,借著互聯網的東風,獲得了飛速發展。Wi-Fi從Wi-Fi 1一路演進到了Wi-Fi 6,而藍牙也從1.0到了5.0。
Wi-Fi的演進
除了筆記本電腦等消費應用場景之外,短距通信技術在物聯網領域也有廣泛的應用。
短距通信技術使用的是免授權頻段,既節約了昂貴的頻譜購買費用,也規避了繁冗的申請流程。所以,備受行業企業青睞。很多公司都開發了相應的產品,投入到智能家居、工業制造、醫療教育等領域,為物聯網的早期發展做出了貢獻。
等到4G、5G等蜂窩通信技術開始全面介入物聯網領域的時候,已經是2015-2020年了。
蜂窩物聯網來得雖然遲,但憑借通信距離遠、網絡帶寬高等優勢,很快成為行業新寵,擠占了短距無線通信技術的市場份額。
發展至今,蜂窩通信技術和短距無線通信技術,已經逐漸形成了一個相對穩定的競爭格局。前者更多適用于室外、通信距離較遠、移動性較高的場景。后者則更適合室內等相對固定的場景,尤其是家庭、辦公區、園區等場景。
兩者之間也會有一定的重合或協作。例如汽車類應用,汽車外連通常會采用蜂窩技術,而車輛內部通信則會采用Wi-Fi或藍牙。再例如筆記本電腦,既有Wi-Fi,也有蜂窩。
根據市場數據顯示,Wi-Fi和藍牙的生命力還是很旺盛的,發貨量始終居高不下(2022年Wi-Fi出貨量超過44億臺),不輸蜂窩通信。
短距通信技術的優勢,其實非常明顯。雖然它們的部分性能指標不如5G,但性價比極高、組網簡單,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,有更強的獨立性和私密性,所以仍有重要價值。
█ Wi-Fi 7,開啟短距通信新時代
時代在高速發展。最近幾年,整個社會的數字化轉型進程在不斷加快。各行各業的復雜數字化場景,對通信技術的性能指標提出了更高的要求。
為了彌補技術指標上的差距,也為了更好地滿足用戶需求,短距無線通信技術加快了自身的技術迭代。在Wi-Fi這條技術線上,就演進出了Wi-Fi 7。
Wi-Fi 7,官方標準名字叫做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技術標準,它集合了320MHz頻寬、4K-QAM、增強MU-MIMO、MLO等技術,最高理論速率可以達到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,可以達到5ms以內。
除了速率、時延等性能指標提升之外,Wi-Fi 7還帶來了在網絡組網和協同方面的改進。
只要符合標準,不同廠商之間的路由AP,都可以進行協同,進而實現小區間的時域和頻域協調規劃,小區間的干擾協調,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進入了一個產品密集發布期。很多廠商都發布了Wi-Fi 7相關的產品,既有路由器,也有終端。幾天前,Wi-Fi聯盟也正式宣布,全面啟動Wi-Fi 7的認證。這對于Wi-Fi產業來說,是一個重要的里程碑。
作為產業的重要一環,Wi-Fi 7模組也有值得關注的商業化進展。
1月9日,在2024年國際消費電子產品展覽會(CES)期間,全球頭部模組廠商移遠通信宣布,正式推出支持Wi-Fi 7技術的通信模組FGE576Q和FGE573Q,為下一代物聯網和移動終端設備提供強力支持。
在市場最關心的網絡連接速率方面,這兩款模組表現的非常出色。其中,FGE576Q的數據傳輸速率高達3.6 Gbps,且支持2.4GHz+5GHz和2.4GHz+6GHz雙頻并發。FGE573Q則提供高達2.9Gbps的速率。
在技術特性上,這兩款模組均采用了MLO(多鏈路操作)技術,可以利用多個無線頻段和信道同時進行并發,從而提升吞吐量、降低時延。
模組內部除了主芯片之外,還有2個2.4GHz FEM(射頻前端模組)以及2個5GHz/6GHz FEM,可以有效提升發射功率,更好地支持雙頻并發。
在安全性上,這兩款模組均采用了WPA3加密等功能,以確保數據傳輸的機密性和完整性。
值得一提的是,兩款模組還實現了Wi-Fi與藍牙的最佳共存狀態,集成藍牙雙模,最高速率達2 Mbps且支持低功耗音頻和藍牙低功耗(BLE)功能。
Wi-Fi 7具備超強的連接性能,除了筆記本電腦等傳統場景之外,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,FWA(固定無線接入)業務在全球范圍內發展迅速,對MiFi、CPE等設備市場有很大的帶動。集成了先進蜂窩技術(5G)和短距通信技術(Wi-Fi 7)的模組,相信也會受到市場的歡迎。
█ Wi-Fi模組的發展趨勢
Wi-Fi在家庭、商業、工業和車聯網等,擁有極為廣泛的應用。隨著時代和技術的發展,Wi-Fi模組也呈現出一些新的趨勢。
第一個趨勢,是模組設計難度的增加。
不同的應用場景,對Wi-Fi模組的要求也存在差異,這對模組的設計帶來很大的挑戰。
Wi-Fi模組的類型,一般來說包括三種。
第一種,是透傳類,相當于一個RF射頻收發模組,特點是吞吐量大。
第二種,是MCU類,內置運行RTOS系統的微型處理器,相當于一個單片機,功能更強,但速率較低,主要適合物聯網類的應用。
第三種,是車規模組,符合車規級要求,可靠性更高。
而移遠在Wi-Fi模組領域的布局,就呈現出“全面性”的特點,上述三種類型均有豐富的產品。
但不同類型的模組,對設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,會產生干擾,影響信號的收發質量。
像移遠通信這樣的一流模組廠商,在設計上就會考慮得更加全面。他們會通過硬件和軟件機制,去解決這個干擾問題。
硬件機制,就是通過天線隔離或加濾波隔離的方式。軟件機制,則是通過傳遞握手協議,調節發射功率,以此降低干擾。
除了設計難度不斷增加之外,Wi-Fi模組的另一個發展趨勢,就是產品類別多樣化。
我們平常所熟知的Wi-Fi,都是基于傳統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聯盟在2016年推出的一種新的Wi-Fi技術,在低于1GHz(通常是在900MHz左右)的頻段運行。
它重點面向物聯網市場,在覆蓋范圍和穿透能力方面具有顯著優勢。如移遠通信Wi-Fi HaLow模組FGH100M,覆蓋距離可達1公里,在整個Wi-Fi HaLow市場都具有較高的競爭力。
Wi-Fi模組的第三個發展趨勢,是配套支持服務的升級。
模組是芯片和整機之間的環節。模組廠商提供模組,是為了方便客戶更輕松、更便捷、更快速地推出相應的終端產品。
隨著通信技術標準的不斷演進,產品的研發和設計難度也不斷提升。單純只提供模組,已經不能夠滿足客戶的需求。
像移遠通信,就會將服務進行延伸,提供更完善的解決方案和服務支持。例如針對模組會有配套的天線服務、更多樣化的射頻設計方案及服務,更完善的文檔、軟件物料清單等。盡可能幫助客戶減輕開發工作量,就可以縮短產品開發周期,在快速的市場變化中搶占先機。
█ 最后的話
總而言之,以Wi-Fi為代表的短距通信技術,仍然有巨大的市場空間。
垂直行業的數字化場景是極為復雜的。多樣化的需求,需要多樣化的技術。對于短距通信技術來說,憑借自身在成本和靈活性上的優勢,相信還有無限的發展潛力以待挖掘。
Wi-Fi 7,其實就是短距通信技術積極滿足用戶需求、努力進行能力升級的一種體現。相信隨著它的普及,短距通信將會迎來更美好的明天。