| آیا 5G میتواند جایگزین Wi-Fi 6 شود؟On the evening of June 9, 2021, the sixth "Chip Everyone Says/I Say IC" industry salon organized by Zhangjiang Hi-Tech and Xinmo Research was held in Zhangjiang Science City. During the salon, Zhang Pengfei, Chairman and CEO of Broadcom Integration, gave a wonderful speech on the theme of "Reconstruction of the Internet of Things: Talk about Wi-Fi 6". The salon attracted the participation of middle and high-level executives from well-known companies such as Huawei, Huahong Grace, Unisoc, Pingtouge, and Intel.در طول جلسه ارتباطات در محل، ژانگ پنگفی بحث داغی با حضار در مورد نقاط داغ صنعت، فرصتهای صنعت، استراتژیهای شرکت و سایر مسائل داشت. ژانگ پنگفی، رئیس و مدیرعامل Broadcom Integrationآقای ژانگ پنگفی رئیس و مدیرعامل Broadcom Integration است و بیش از 20 سال سابقه در صنعت نیمههادی دارد. آقای ژانگ پنگفی در رشته مهندسی الکترونیک در دانشگاه تسینگهوا با مدارک لیسانس، فوق لیسانس و دکترا تحصیل کرده است. در سال 1994، او برای گذراندن دوره پسادکترا در دانشگاه کالیفرنیا، لسآنجلس (UCLA) به ایالات متحده رفت. او زمانی به همراه شرکای خود، Resonext Communications، یک شرکت طراحی مدار مجتمع در ایالات متحده را تأسیس کرد که بعداً با موفقیت توسط RF Micro Devices، یک شرکت بورسی در ایالات متحده، خریداری شد. در سال 2005، پس از بازگشت ژانگ پنگفی به چین، Broadcom Integration را در پارک فناوری پیشرفته ژانگجیانگ شانگهای تأسیس کرد و بر تحقیق و توسعه و فروش تراشههای مدار مجتمع ارتباط بیسیم تمرکز داشت. این شرکت، تراشههای فرکانس رادیویی بیسیم کممصرف و با عملکرد بالا و تراشههای SOC ریزپردازنده را به مشتریان داخلی و خارجی، از جمله بسیاری از برندهای مشهور جهانی، ارائه میدهد و راهحلهای کاملی برای حمل و نقل هوشمند و اینترنت اشیا ارائه میدهد. در آوریل ۲۰۱۹، شرکت Broadcom Integration در فهرست اصلی A-share قرار گرفت.The following is the content of Mr. Zhang Pengfei’s wonderful speech compiled by Xinmo Research.Zhang Pengfei:
Everyone is familiar with Wi-Fi, and everyone has at least one device that uses Wi-Fi. In the past two years, with the launch of Wi-Fi 6 technology, many terminal products have been upgraded to Wi-Fi 6, and Wi-Fi 6 has also attracted media and news attention. Today, I want to talk to you about Wi-Fi 6 and what new technology upgrades, new application scenarios and new investment opportunities it has.در ادامه به نکات زیر اشاره خواهم کرد:1. The origin of Wi-Fi technology; 2. Five major application bottlenecks of Wi-Fi 5; 3. Nine major technological upgrades of Wi-Fi 6; 4. Comparing Wi-Fi 6 and 5G; 5. Design challenges of Wi-Fi 6 chips; 6. The rise of the Wi-Fi industry; 7. Wi-Fi market size forecast; 8. Broadcom integrated Wi-Fi products.
The Origin of Wi-Fi Technology
صنعت اطلاعات الکترونیکی بیش از ۵۰ سال است که توسعه یافته و محصولات بسیاری را خلق کرده است که جهان را تغییر دادهاند. رایانهها و تلفنهای همراه دو نمونه از این محصولات هستند. فناوری پشتیبان بسیار مهم در پشت این صنعت، انتقال و اتصال است.ما هر روز از بیش از یک پروتکل انتقال بیسیم استفاده میکنیم و هر تلفن همراه حداقل شامل سه پروتکل است: شبکه تلفن همراه، وایفای و بلوتوث. سه بُعد مهم برای اندازهگیری فناوری انتقال بیسیم وجود دارد: فاصله، پهنای باند و عمر باتری. از دیدگاه فنی، هیچ راهی برای دستیابی به نهایت در این سه بُعد وجود ندارد و حتی اگر این کار انجام شود، هزینه بسیار بالا خواهد بود. به همین دلیل است که سه پروتکل انتقال بیسیم در تلفنهای همراه وجود دارد. شبکههای تلفن همراه بهینهسازی فاصله، وایفای بهینهسازی پهنای باند و بلوتوث مصرف کم انرژی را انتخاب میکنند.از سال ۱۹۹۹، WLAN دارای استاندارد پروتکل ارتباط بیسیم Wi-Fi بوده است. و پس از یک دوره طولانی توسعه، قبل از Wi-Fi 6، پنج نسل از توسعه فناوری را تجربه کرد و موضوع اصلی افزایش میزان دادههای منتقل شده در واحد زمان بود. به عنوان مثال، پروتکلهای Wi-Fi نسل سوم 802.11a و 802.11g میتوانند ایمیلها را منتقل کنند؛ پروتکل Wi-Fi نسل چهارم به دستگاهها اجازه میدهد تا آزادانه در اینترنت گشت و گذار کنند و پروتکل Wi-Fi نسل پنجم 802.11ac به دستگاهها اجازه میدهد تا ویدیوها را به راحتی پخش کنند. با ارتقاء فناوری، کاربران بیشتری از Wi-Fi استفاده میکنند و Wi-Fi شروع به موفقیت در صنعت و تجارت کرده است. تنگناهای کاربری نیز پدیدار شدهاند.
پنج گلوگاه اصلی برنامههای کاربردی Wi-Fi 5
Let’s first look at a typical Wi-Fi application scenario. In an office environment, there is an AP, which can be a router, a hotspot, or a gateway. Many devices in the office are connected to the outside Internet through APs. An AP and all devices connected to it form a BSS. The devices connected to the AP are called STA. Within a BSS, there is an AP. All STAs accessing the AP at a certain point in time need to compete for the wireless transmission medium to connect to the Internet. Two adjacent BSS are called OBSS.پس از درک این موضوع، میتوانیم بفهمیم که چه تنگناهای فنی در فناوری وایفای قبل از ورود وایفای ۶ وجود داشته است.(1) وجود همزمان چندین دستگاه منجر به ازدحام شدید میشودبا کاربرد گسترده Wi-Fi، ایستگاههای فرستنده و گیرنده (STA) بیشتری به یک نقطه دسترسی (AP) در یک BSS متصل میشوند و احتمال دسترسی هر ایستگاه به نقطه دسترسی کاهش مییابد. وضعیت واقعی این است که در یک BSS، اگر میزان استفاده از یک کانال به 75٪ برسد، به اشباع رسیده است. با اضافه کردن یک ایستگاه دیگر، تأخیر جدی رخ خواهد داد. OBSSها همچنان با یکدیگر تداخل دارند.(2) نسبت دادههای فریم کوتاه خیلی زیاد استوقتی AP دادههای STA را ارسال میکند، باید دادهها را بستهبندی و ارسال کند. این فرآیند مقداری سربار مدیریتی و کنترلی ایجاد میکند تا اتصالات دادهای مؤثر و ایمن برقرار شود. هرچه دادههای معتبرتر باشند، استفاده از رسانه انتقال بیشتر است. معمولاً آنچه ما از Wi-Fi برای ارسال استفاده میکنیم پیامهای کوتاه است و مقدار دادههای مؤثر زیاد نیست. فقط هنگام ارسال اطلاعات 4K و 8K مقدار زیادی داده معتبر وجود خواهد داشت. در این حالت، استفاده از رسانه بیسیم در طول فرآیند مونتاژ بسته بسیار بسیار کم است.(3) کمبود جدی منابع طیف فرکانسیما بیشترین استفاده را از باند فرکانسی ۲.۴ گیگاهرتز داریم. حتی با کمترین پهنای باند ۲۰ مگاهرتز، تنها سه کانال در دسترس است. اگر از پهنای باند ۴۰ مگاهرتز استفاده شود، تنها یک کانال در باند ۲.۴ گیگاهرتز قابل انتخاب است. از دیدگاه منابع فرکانسی، استفاده از ۲.۴ گیگاهرتز بسیار دشوار است. به عنوان مثال، اگر پروتکل ۸۰۲.۱۱ap از پهنای باند ۱۶۰ مگاهرتز استفاده کند، حتی در باند ۵ گیگاهرتز نیز تنها میتوان از دو کانال استفاده کرد. در بسیاری از موارد، ازدحام به دلیل کانالهای ناکافی ایجاد میشود.There are more and more users of the Internet of Things, and a very important requirement for the application of the Internet of Things is to reduce power consumption. In the Wi-Fi industry, low power consumption is still not paid enough attention. Today’s electronic devices can have their batteries replaced once a year. It's been done very well. When the Internet of Things era arrives, assuming there are 100 such devices at home, two batteries will have to be replaced every week, which will put a lot of pressure on users. Therefore, delaying battery life is a very important challenge.(5) مسافت طولانی در فضای بازWi-Fi is an indoor transmission protocol, why use it outdoors? Now with the arrival of the Internet of Things, the demand for outdoor scenes has increased. For example, for security monitoring and leisure and entertainment facilities, we need more reliable outdoor transmission protocols.اینها همه مشکلات و چالشهایی در کارایی هستند که در سناریوهای کاربرد Wi-Fi به دلیل توسعه سریع صنعت قبل از ورود Wi-Fi6 بوجود میآیند. این همچنین زمینه فنی صنعتی برای IEEE برای راهاندازی Wi-Fi 6 از منظر تدوین استاندارد بیسیم است.
نه ارتقاء فنی عمده در وایفای ۶
What has Wi-Fi 6 done? To sum up, Wi-Fi 6 has nine major technical upgrades.(1) فناوری مدولاسیون مرتبه بالاتر 1024QAM.Wi-Fi 6 uses higher-end 1024QAM modulation technology, which increases the maximum data transmission rate by 25% compared with Wi-Fi 5.وایفای ۵ از فناوری مدولاسیون ۲۵۶QAM استفاده میکند و چگالی دادههای تکنمادی آن ۸ است. وایفای ۶ از مدولاسیون برداری ۱۰۲۴QAM استفاده میکند و چگالی دادههای تکنمادی آن به ۱۰ میرسد.(2) Subcarrier data increased by 4 timesوایفای از فناوری چند حاملی استفاده میکند. تعداد زیرحاملها در وایفای ۵، ۲۵۶ است. وایفای ۶، ۴ برابر افزایش یافته و تعداد زیرحاملها به ۱۰۲۴ رسیده است. افزایش زیرحاملها دو مزیت دارد، یکی بهبود استفاده از طیف فرکانسی و دیگری بهبود استفاده از زمان انتقال.زیرحاملها در گروههای RU با اندازههای مختلف گروهبندی میشوند و به هر STA در واحدهای RU اختصاص داده میشوند. با استفاده از فناوری OFDMA، دادههای اطلاعاتی مختلف را میتوان در یک بسته مشابه بستهبندی کرد تا از اتلاف طیف ناشی از بستههای کوتاه جلوگیری شود. همچنین رقابت بین STAها را کاهش داده و تأخیر را کم میکند.استاندارد Wi-Fi 5 در حال حاضر از همزمانی چند کاربره در downlink پشتیبانی میکند؛ Wi-Fi 6 همزمانی چند کاربره در uplink را اضافه میکند. الزامات زیادی وجود دارد: اندازهگیری ماتریس کانال، مدیریت کلاک، کنترل توان. هم فناوری MU-MIMO و هم فناوری OFDMA مشکل انتقال چند دستگاهی را حل میکنند. فناوری OFDMA این مشکل را از طریق استفاده مجدد از فرکانس حل میکند، در حالی که فناوری MU-MIMO آن را از طریق مالتیپلکسینگ فضایی حل میکند.فناوری رنگآمیزی BSS از پروتکل 802.11ah بهره میبرد. برای مثال، انتقال داده مانند غذا خوردن در یک سالن است. هر میز یک BSS است. تحت Wi-Fi 5، تا زمانی که یک نفر در سالن صحبت میکند، نمیتوانید صحبت کنید، اما تحت Wi-Fi 6، تا زمانی که فرد سر میز صحبت نکند، میتوانید صحبت کنید. با استفاده از این روش، 64 BSS مختلف میتوانند همزمان وجود داشته باشند.(6) TWT (زمان انتظار هدف)The most effective way to reduce power consumption is to put inactive devices into sleep mode. Since Wi-Fi 6 serves Internet of Things applications, it is set to allow STA to sleep safely but remain offline. The AP and STA negotiate the wake-up period and exchange information regularly to help increase the AP broadcast period and improve the AP's control capabilities. In other words, Wi-Fi 6 reduces the number of competing devices and reduces power consumption by improving the management and control capabilities of devices.(7) از باندهای فرکانسی 2.4 گیگاهرتز و 6 گیگاهرتز پشتیبانی میکندبه منظور حل مشکل کمبود منابع طیف فرکانسی، وایفای ۶ از باندهای فرکانسی ۲.۴ گیگاهرتز و ۶ گیگاهرتز پشتیبانی میکند. باند ۲.۴ گیگاهرتز به دلیل تلفات انتقال کم و اتصال قابل اعتماد اضافه شده است. باند فرکانسی ۶G، باند فرکانسی اختصاصی وایفای ۶ است که منابع طیف فرکانسی را ۳ برابر افزایش میدهد (شامل کانالهای ۵۹/۲۹/۱۴/۷). هیچ دستگاه دیگری با نسخههای قدیمی در باند فرکانسی ۶G وجود ندارد، بنابراین نیازی به سازگاری نیست و کارایی سیستم بیشتر بهبود مییابد.وایفای ۶ محصولات اختصاصی ۲۰ مگاهرتز را برای نیازهای خاص مصرف برق پایین، هزینه کم و سرعت پایین برای کاربردهای اینترنت اشیا سفارشیسازی کرده است. ترمینالهای وایفای ۶ اینترنت اشیا فقط باید از پهنای باند ۲۰ مگاهرتز پشتیبانی کنند، این سیستم ساده است و برای کاربردهای روشنایی، اتصال، کنترل از راه دور، پوشیدنی، مراقبتهای بهداشتی، پزشکی و سایر سناریوهای کاربردی مناسب است.سطح امنیتی رمزگذاری Wi-Fi 6 از WPA 2 به WPA 3 ارتقا یافته است، با کلمه رمزگذاری 192b که میتواند در برابر حملات "فرهنگ لغتی" مقاومت کند. برای محافظت از امنیت دادهها قبل از شکستن آنها، سطح امنیتی در سناریوهای شرکتی، خانگی و سازمانی بالاتر از شبکههای سلولی است.
هر بار که شبکه تلفن همراه ارتقا مییابد، کسی پیدا میشود و میگوید که دیگر نیازی به وایفای نیست. این جمله با 4G-LTE بسیار محبوب بود. حالا که شبکههای تلفن همراه به 5G توسعه یافتهاند، آیا جایگزین وایفای خواهند شد؟ من فکر میکنم بعید است. ابتدا بیایید نگاهی به مقایسه فنی بین وایفای 6 و 5G بیندازیم.در مقایسه با 5G، وایفای 6 ظرفیت و تأخیر بهتری دارد؛ هزینه پوشش در واحد سطح نیز کمتر از 5G است؛ لایهبندی شبکه 5G دسترسی به وایفای را آسانتر میکند؛ ارتقاء امنیتی، مدیریت و کنترل دادهها را آسانتر میکند و امنیت دادهها قابل اعتمادتر است؛ تجهیزات سازگار با نسخههای قبلی، ارتقاء شبکه را گام به گام امکانپذیر میسازد؛ باندها و پروتکلهای فرکانسی یکپارچه جهانی، وایفای 6 را نسبت به 5G آسانتر در معرض عموم قرار میدهند؛ باند فرکانسی 6 گیگاهرتز که به تازگی اضافه شده است، رقابتپذیری موج میلیمتری 5G را افزایش میدهد؛ عادات کاربران در استفاده از وایفای میتواند به همزیستی ادامه دهد؛ دینامیک استاتیک داخلی و خارجی یکدیگر را تکمیل میکنند و یکدیگر را هدایت میکنند. بنابراین، 5G و وایفای به همزیستی ادامه خواهند داد.
چالشهای طراحی تراشههای وایفای ۶
ارتقاءهای فنی فراوان Wi-Fi 6، الزامات بالایی را بر طراحی تراشه تحمیل میکند و چالشهای بزرگی را ایجاد میکند. این امر عمدتاً شامل چندین مورد است: گیرنده، فرستنده، مدار باند پایه و هماهنگسازی کلاک. در زمینه مدارهای باند پایه، صنعت شروع به استفاده از فرآیندهای بالاتر ۱۲ نانومتر و ۱۴ نانومتر کرده است. کنترل توان انتقال کلاک در گذشته در کلاکهای سیستم Wi-Fi موجود نبود و طراحی این موارد بسیار دشوار است.بسیاری از شرکتها اکنون تراشههای Wi-Fi 6 را طراحی کردهاند که بیشتر آنها شرکتهای آمریکایی هستند. اولین شرکتی که آن را ساخت، Quantenna بود. آنها تراشههای Wi-Fi 6 را در سال ۲۰۱۶ ساختند. اکنون این شرکت توسط ON Semiconductor خریداری شده است. شایان ذکر است که استاندارد Wi-Fi 6 در سال ۲۰۱۹ تدوین شد و تا سال ۲۰۲۰ به صنعت معرفی نخواهد شد. چرا تراشههای آنها زودتر از استاندارد منتشر میشوند؟ مهمترین دلیل این است که این شرکتها سازندگانی هستند که در تدوین استانداردها شرکت میکنند، بنابراین استانداردها برای توسعه صنعت ما بسیار مهم هستند. ما بیش از حد در فرآیند استاندارد گیر کردهایم.
توسعه صنعت وایفای آسان نیست. امروزه، مقیاس صنعت وایفای به ۳.۳ تریلیون دلار آمریکا رسیده است که ۳۷.۵ میلیارد تراشه وایفای دارد. به طور متوسط، هر فرد دو دستگاه با استفاده از فناوری وایفای دارد.In the application market, the router and gateway market is now close to 500 million units and is still maintaining strong growth. Products with annual shipments of over 200 million include TVs, smart speakers, home appliances, lighting and surveillance cameras. Products with annual shipments of over 100 million include watches and smart switches. Since 2017, the Wi-Fi chip market has grown by 1 billion units per year.
Wi-Fi market size forecast
تنها با نگاهی به بازار وایفای ۶، روند رشد بازار کاملاً مشهود است. اول از همه، توسعه سریع ۵G باعث تبدیل سریع دستگاههای وایفای به وایفای ۶ شده است. ثانیاً، سیاست ملی «افزایش سرعت دو گیگابیت» برای بازار وایفای ۶ خوب است. سوم، افزایش سریع تراکم دستگاههای اینترنت اشیا، وایفای ۶ را برای بهبود تجربه کاربری ضروری میکند. در نهایت، انتظار میرود بیش از نیمی از دستگاههای وایفای در سال ۲۰۲۵ از وایفای ۶ استفاده کنند.وایفای ۶ فرصتی ویژه برای صنعت نیمهرسانای چین است. با نگاهی به تاریخ، هر زمان که گرهای از ارتقاء فناوری ایجاد میشود، زمان مناسبی برای ورود به این صنعت است. ظهور کاربردهای جدید نیز زمان مناسبی برای نوآوری است. هوش مصنوعی و صنعت ۴.۰ بازارهای کاربردی جدیدی را به ارمغان آوردهاند. برای چین، ما یک زنجیره صنعتی کامل داریم. در عین حال، سیاستهای ملی به شدت در حال ارتقای ایمنی زنجیره صنعتی هستند. مزایای مرتبط زیادی از نظر سرمایهگذاری و سیاستها وجود دارد. اکنون زمان مناسبی برای توسعه صنعت نیمهرسانا است.
محصولات وایفای یکپارچه Broadcom
Finally, let’s introduce the situation of our company’s Broadcom integration.شرکت Broadcom Integration که در سال ۲۰۰۵ تأسیس شد، بر صنعت انتقال بیسیم تمرکز دارد. این شرکت در سال ۲۰۱۹ در فهرست اصلی A-share قرار گرفت. تمرکز محصولات Broadcom Integrated عمدتاً در دو جهت است: اول، راهکارهای هوشمند خانگی، عمدتاً تراشههای بلوتوث و تراشههای Wi-Fi اینترنت اشیا؛ دوم، تراشههای سری پرسرعت هوشمند، که تأمینکننده اصلی تراشههای ETC بینالمللی و طیف کاملی از محصولات تراشه در سطح خودرو است.In terms of products, Broadcom Integration currently has two flagship products: Wi-Fi/BT/FM multi-mode dual-core smart audio processor chip BK7271, which has rich audio and video processing resources, including microphone array, active noise reduction, artificial intelligence keyword wake-up and other unique technologies; Wi-Fi 6 IoT MCU chip BK7236, supports Wi-Fi 6 protocol, is suitable for most IoT applications, and has been certified by the Wi-Fi 6 Alliance.سالن صنعتی "من می گویم IC" یک پلتفرم تبادل ایده منظم و نوآورانه است که به طور مشترک توسط Zhangjiang Hi-Tech و Xinmo Research ایجاد شده است. در آینده، این پلتفرم سالنهای منظمی را با تمرکز بر موضوعات داغ در توسعه صنعتی برگزار خواهد کرد و تلاش خواهد کرد تا تأثیرگذارترین پلتفرم خرد، نوآوری و ارتباطات صنعت IC را ایجاد کند.
این محتوا از اینترنت گرفته شده است/تحقیقات هسته ایاین وبسایت فقط امکان چاپ مجدد را فراهم میکند. دیدگاهها، موضع، فناوری و غیره این مقاله هیچ ارتباطی با این وبسایت ندارد. در صورت وجود هرگونه تخلف، لطفاً برای حذف آن با ما تماس بگیرید!
