| האם 5G יכול להחליף את Wi-Fi 6?בערב ה-9 ביוני 2021, התקיים בעיר המדע של ג'אנגג'יאנג הסלון השישי בנושא "Chip Everyone Says/I Say IC", שאורגן על ידי Zhangjiang Hi-Tech ו-Xinmo Research. במהלך הסלון, ג'אנג פנגפיי, יו"ר ומנכ"ל Broadcom Integration, נשא נאום נפלא בנושא "שחזור האינטרנט של הדברים: דברו על Wi-Fi 6". הסלון משך אליו השתתפו מנהלים בכירים ובכירים מחברות ידועות כמו Huawei, Huahong Grace, Unisoc, Pingtouge ו-Intel.במהלך מפגש התקשורת באתר, ג'אנג פנגפיי ניהל דיון סוער עם הקהל על נקודות חמות בתעשייה, הזדמנויות בתעשייה, אסטרטגיות תאגידיות ונושאים אחרים. ג'אנג פנגפיי, יו"ר ומנכ"ל Broadcom Integrationמר ג'אנג פנגפיי הוא יו"ר ומנכ"ל Broadcom Integration ובעל ניסיון של למעלה מ-20 שנה בתעשיית המוליכים למחצה. מר ג'אנג פנגפיי למד במחלקה להנדסת אלקטרוניקה באוניברסיטת צינגהואה עם תארים ראשון, שני ודוקטורט. בשנת 1994 הוא נסע לארצות הברית כדי לעסוק במחקר פוסט-דוקטורט באוניברסיטת קליפורניה, לוס אנג'לס (UCLA). בעבר הוא היה שותף להקים יחד עם שותפיו את Resonext Communications, חברת תכנון מעגלים משולבים בארצות הברית, אשר נרכשה מאוחר יותר בהצלחה על ידי RF Micro Devices, חברה רשומה בארצות הברית. בשנת 2005, לאחר שג'אנג פנגפיי חזר לסין, הוא הקים את Broadcom Integration בפארק ההיי-טק של ג'אנגג'יאנג בשנגחאי, תוך התמקדות במחקר ופיתוח ובמכירות של שבבי מעגלים משולבים לתקשורת אלחוטית. החברה מספקת שבבי SOC של תדרי רדיו אלחוטיים ומיקרו-מעבדים בעלי צריכת חשמל נמוכה ובעלי ביצועים גבוהים ללקוחות מקומיים וזרים, כולל מותגים רבים בעלי שם עולמי, ומספקת פתרונות מלאים לתחבורה חכמה ולאינטרנט של הדברים. באפריל 2019, Broadcom Integration הונפקה בבורסה הראשית של מניה A.להלן תוכן הנאום הנפלא של מר ג'אנג פנגפיי, שנערך על ידי חברת המחקר Xinmo Research.ג'אנג פנגפיי:
כולם מכירים את ה-Wi-Fi, ולכל אחד יש לפחות מכשיר אחד שמשתמש ב-Wi-Fi. בשנתיים האחרונות, עם השקת טכנולוגיית Wi-Fi 6, מוצרי קצה רבים שודרגו ל-Wi-Fi 6, וגם Wi-Fi 6 משך תשומת לב תקשורתית וחדשותית. היום, אני רוצה לדבר איתכם על Wi-Fi 6 ועל אילו שדרוגי טכנולוגיה חדשים, תרחישי יישומים חדשים והזדמנויות השקעה חדשות שיש לו.ארחיב על הנקודות הבאות:1. מקור טכנולוגיית ה-Wi-Fi; 2. חמש צווארי בקבוק עיקריים ביישום Wi-Fi 5; 3. תשעה שדרוגים טכנולוגיים עיקריים של Wi-Fi 6; 4. השוואה בין Wi-Fi 6 ו-5G; 5. אתגרי תכנון של שבבי Wi-Fi 6; 6. עליית תעשיית ה-Wi-Fi; 7. תחזית גודל שוק ה-Wi-Fi; 8. מוצרי Wi-Fi משולבים של ברודקום.
תעשיית המידע האלקטרוני התפתחה במשך יותר מ-50 שנה ויצרה מוצרים רבים ששינו את העולם. מחשבים וטלפונים ניידים הם שני המוצרים המייצגים ביותר. הטכנולוגיה התומכת החשובה ביותר מאחוריה היא שידור וחיבור.אנו משתמשים ביותר מפרוטוקול שידור אלחוטי אחד בכל יום, וכל טלפון נייד מכיל לפחות שלושה פרוטוקולים: רשת סלולרית, Wi-Fi ו-Bluetooth. ישנם שלושה ממדים חשובים למדידת טכנולוגיית שידור אלחוטי: מרחק, רוחב פס וחיי סוללה. מבחינה טכנית, אין דרך להשיג את התוצאה האולטימטיבית בשלושת הממדים הללו, וגם אם כן, העלות תהיה גבוהה מאוד. זו הסיבה שבטלפונים ניידים ישנם שלושה פרוטוקולי שידור אלחוטיים. רשתות סלולריות בוחרות לייעל את המרחק, Wi-Fi בוחר לייעל את רוחב הפס, ו-Bluetooth בוחר בצריכת חשמל נמוכה.מאז 1999, ל-WLAN יש תקן פרוטוקול תקשורת אלחוטית Wi-Fi. ולאחר תקופה ארוכה של פיתוח, לפני Wi-Fi 6, הוא חווה חמישה דורות של פיתוח טכנולוגי, כאשר הנושא העיקרי היה הגדלת כמות הנתונים המועברים ליחידת זמן. לדוגמה, פרוטוקולי Wi-Fi 802.11a ו-802.11g מהדור השלישי יכולים להעביר מיילים; פרוטוקול ה-Wi-Fi מהדור הרביעי מאפשר למכשירים לגלוש באינטרנט בחופשיות, ופרוטוקול ה-Wi-Fi 802.11ac מהדור החמישי מאפשר למכשירים להפעיל סרטונים בצורה חלקה. עם שדרוג הטכנולוגיה, יותר ויותר משתמשים משתמשים ב-Wi-Fi, ו-Wi-Fi החל להצליח בתעשייה ובעסקים. גם צצו צווארי בקבוק בקרב משתמשים.
חמש צווארי בקבוק עיקריים ביישומים של Wi-Fi 5
בואו נבחן תחילה תרחיש טיפוסי של יישום Wi-Fi. בסביבת משרד, יש נקודת גישה (AP), שיכולה להיות נתב, נקודה חמה (hotspot) או שער (gateway). מכשירים רבים במשרד מחוברים לאינטרנט החיצוני דרך נקודות גישה (AP). נקודת גישה (BSS) וכל המכשירים המחוברים אליה יוצרים BSS (Branche Security System). המכשירים המחוברים לנקודת הגישה נקראים STA (Station of Access Point). בתוך BSS, יש AP. כל ה-STAs שניגשים לנקודת הגישה בנקודת זמן מסוימת צריכים להתחרות על מדיום השידור האלחוטי כדי להתחבר לאינטרנט. שני BSS סמוכים נקראים OBSS (Branche Security Systems).לאחר הבנת זאת, נוכל להבין אילו צווארי בקבוק טכניים קיימים בטכנולוגיית ה-Wi-Fi לפני הגעתו של Wi-Fi 6.(1) דו-קיום של מספר מכשירים מוביל לגודש רציניעם היישום הנרחב של Wi-Fi, יותר ויותר STAs מחוברים ל-AP ב-BSS, וההסתברות שכל STA ייגשת ל-AP מצטמצמת. המצב בפועל הוא שבתוך BSS, אם ניצולת ערוץ מגיעה ל-75%, הוא מגיע לרוויה. הוספת STA נוסף תתרחש השהיה משמעותית. OBSS עדיין מפריעים זה לזה.(2) שיעור נתוני הפריימים הקצרים גבוה מדיכאשר נקודת הגישה משדרת נתוני STA, היא צריכה לארוז את הנתונים ולשלוח אותם. תהליך זה ייצור תקורות ניהול ובקרה מסוימות על מנת ליצור חיבורי נתונים יעילים ומאובטחים. רק ככל שיש יותר נתונים תקפים, כך ניצול מדיה של השידור גבוה יותר. בדרך כלל, מה שאנו משתמשים בו כדי לשלוח הוא הודעות קצרות, וכמות הנתונים האפקטיבית אינה גדולה. רק בעת שליחת מידע 4K ו-8K תהיה כמות גדולה של נתונים תקפים. במקרה זה, ניצול המדיה האלחוטית במהלך תהליך הרכבת החבילות הוא נמוך מאוד, מאוד.(3) מחסור חמור במשאבי ספקטרוםאנו משתמשים בעיקר בתחום התדרים 2.4GHz. אפילו עם רוחב הפס הקטן ביותר של 20MHz, ישנם רק שלושה ערוצים זמינים. אם משתמשים ברוחב פס של 40MHz, ניתן לבחור רק ערוץ אחד בתחום 2.4GHz. מנקודת מבט של משאבי תדר, 2.4GHz קשה מאוד לשימוש. לדוגמה, אם פרוטוקול 802.11ap משתמש ברוחב פס של 160MHz, ניתן להשתמש רק בשני ערוצים אפילו בתחום 5GHz. עומס במקרים רבים נגרם עקב חוסר בערוצים.יש יותר ויותר משתמשים באינטרנט של הדברים, ודרישה חשובה מאוד ליישום האינטרנט של הדברים היא להפחית את צריכת החשמל. בתעשיית ה-Wi-Fi, צריכת חשמל נמוכה עדיין לא זוכה לתשומת לב מספקת. ניתן להחליף את הסוללות במכשירים אלקטרוניים של היום פעם בשנה. זה נעשה בצורה טובה מאוד. כשיגיע עידן האינטרנט של הדברים, בהנחה שיהיו 100 מכשירים כאלה בבית, יהיה צורך להחליף שתי סוללות בכל שבוע, מה שיפעיל לחץ רב על המשתמשים. לכן, עיכוב חיי הסוללה הוא אתגר חשוב מאוד.Wi-Fi הוא פרוטוקול שידור פנימי, למה להשתמש בו בחוץ? כעת, עם הגעתו של האינטרנט של הדברים, הביקוש לסצנות חיצוניות גדל. לדוגמה, עבור ניטור אבטחה ומתקני פנאי ובידור, אנו זקוקים לפרוטוקולי שידור חיצוניים אמינים יותר.כל אלה הם קשיים ואתגרים ביעילות שעולים בתרחישי יישומי Wi-Fi עקב ההתפתחות המהירה של התעשייה לפני הגעתו של Wi-Fi6. זהו גם הרקע הטכני התעשייתי להשקת Wi-Fi 6 על ידי IEEE מנקודת מבט של ניסוח תקנים אלחוטיים.
תשעה שדרוגים טכניים עיקריים של Wi-Fi 6
מה עשה Wi-Fi 6? לסיכום, ל-Wi-Fi 6 יש תשעה שדרוגים טכניים עיקריים.(1) טכנולוגיית אפנון מסדר גבוה יותר 1024QAM.Wi-Fi 6 משתמש בטכנולוגיית אפנון 1024QAM מתקדמת, אשר מגדילה את קצב העברת הנתונים המרבי ב-25% בהשוואה ל-Wi-Fi 5.Wi-Fi 5 משתמש בטכנולוגיית אפנון 256QAM, וצפיפות נתוני הסמל הבודד היא 8. Wi-Fi 6 משתמש באפנון וקטורי 1024QAM, וצפיפות נתוני הסמל הבודד מגיעה ל-10.(2) נתוני תת-הגלים גדלו פי 4Wi-Fi משתמש בטכנולוגיית רב-ספקים. מספר ספקי הספקים המשניים ב-Wi-Fi 5 הוא 256. Wi-Fi 6 גדל פי 4, ומספר ספקי הספקים המשניים הגיע ל-1024. לעלייה במספר ספקי הספקים המשניים יש שני יתרונות, האחד הוא שיפור ניצול הספקטרום, והשני הוא שיפור ניצול זמן השידור.תתי-גלאי נושא מקובצים לקבוצות RU בגדלים שונים ומוקצים לכל STA ביחידות RU. באמצעות טכנולוגיית OFDMA, ניתן לארוז נתוני מידע שונים באותה חבילה כדי למנוע בזבוז ספקטרום הנגרם על ידי מנות קצרות. זה גם מפחית את התחרות בין STA ומקטין את ההשהיה.תקן Wi-Fi 5 כבר תומך במקביליות מרובת משתמשים בקישור למטה; Wi-Fi 6 מוסיף במקביליות מרובת משתמשים בקישור למעלה. ישנן דרישות רבות: מדידות מטריצת ערוצים, ניהול שעון, בקרת צריכת חשמל. גם טכנולוגיית MU-MIMO וגם טכנולוגיית OFDMA פותרות את בעיית השידור מרובת התקנים. טכנולוגיית OFDMA פותרת אותה באמצעות שימוש חוזר בתדרים, בעוד שטכנולוגיית MU-MIMO פותרת אותה באמצעות ריבוב מרחבי.טכנולוגיית צביעת BSS מבוססת על פרוטוקול 802.11ah. לדוגמה, העברת נתונים היא כמו אכילה באולם. כל שולחן הוא BSS. תחת Wi-Fi 5, לא ניתן לדבר כל עוד יש אדם אחד שמדבר באולם, אבל תחת Wi-Fi 6, ניתן לדבר כל עוד האדם בשולחן לא מדבר. בשיטה זו, 64 BSS שונים יכולים להתקיים יחד.הדרך היעילה ביותר להפחית את צריכת החשמל היא להעביר מכשירים לא פעילים למצב שינה. מכיוון ש-Wi-Fi 6 משרת יישומי אינטרנט של הדברים, הוא מוגדר לאפשר ל-STA לישון בבטחה אך להישאר במצב לא מקוון. נקודת הגישה וה-STA מנהלים משא ומתן על זמן ההשכמה ומחליפים מידע באופן קבוע כדי לסייע בהגדלת זמן השידור של נקודת הגישה ולשפר את יכולות הבקרה של ה-AP. במילים אחרות, Wi-Fi 6 מפחית את מספר המכשירים המתחרים ומפחית את צריכת החשמל על ידי שיפור יכולות הניהול והבקרה של המכשירים.(7) תומך בתחומי תדרים של 2.4GHz ו-6Ghzעל מנת לפתור את בעיית המחסור במשאבי ספקטרום, Wi-Fi 6 תומך בפסי התדרים 2.4GHz ו-6Ghz. פס התדרים 2.4GHz נוסף בשל אובדן השידור הנמוך והחיבור האמין שלו. פס התדרים 6G הוא פס התדרים הבלעדי של Wi-Fi 6, אשר מגדיל את משאבי הספקטרום פי 3 (כולל ערוצים 59/29/14/7). אין מכשירים אחרים עם גרסאות היסטוריות בפס התדרים 6G, כך שאין צורך בתאימות, ויעילות המערכת משופרת עוד יותר.ל-Wi-Fi 6 יש מוצרים בלעדיים מותאמים אישית לתדר 20 מגה-הרץ לדרישות המיוחדות של צריכת חשמל נמוכה, עלות נמוכה ומהירות נמוכה עבור יישומי אינטרנט של הדברים. מסופי Wi-Fi 6 של האינטרנט של הדברים צריכים לתמוך ברוחב פס של 20 מגה-הרץ בלבד, המערכת פשוטה ומתאימה לתאורה, תנועה, שלט רחוק, מכשירי לבישה, שירותי בריאות, רפואה ותרחישי יישומים אחרים.רמת אבטחת ההצפנה של Wi-Fi 6 שודרגה מ-WPA 2 ל-WPA 3, עם מילת הצפנה של 192b, שיכולה לעמוד בפני התקפות "מילון". כדי להגן על אבטחת הנתונים לפני שהם נפרצים, רמת האבטחה בתרחישים של חברה, בית וארגון גבוהה יותר מזו של רשתות סלולריות.
בכל פעם שרשת הסלולר משודרגת, מישהו יוצא ויגיד ש-Wi-Fi כבר לא נחוץ. אמירה זו הייתה פופולרית מאוד עם 4G-LTE. עכשיו, אחרי שרשתות הסלולר התפתחו ל-5G, האם הן יחליפו את ה-Wi-Fi? אני חושב שזה לא סביר. בואו נסתכל תחילה על ההשוואה הטכנית בין Wi-Fi 6 ל-5G.בהשוואה ל-5G, ל-Wi-Fi 6 קיבולת וזמן השהייה טובים יותר; עלות הכיסוי ליחידת שטח נמוכה יותר גם מ-5G; שכבות רשת 5G הופכות את הגישה ל-Wi-Fi לקלה יותר; שדרוגי אבטחה מקלים על ניהול ובקרה של נתונים, ואבטחת הנתונים אמינה יותר; ציוד תואם קדימה מאפשר שדרוגי רשת. ביצוע צעד אחר צעד; פסי תדרים ופרוטוקולים מאוחדים גלובליים הופכים את Wi-Fi 6 לקלים יותר לפופולריים בהשוואה ל-5G; פס התדרים החדש שנוסף 6GHz משפר את התחרותיות של גל מילימטר 5G; הרגלי השימוש של המשתמשים ב-Wi-Fi יכולים להמשיך לקדם דו-קיום; דינמיקה סטטית וחיצונית משלימות זו את זו ומניעות זו את זו. לכן, 5G ו-Wi-Fi ימשיכו להתקיים יחד.
אתגרי עיצוב של שבבי Wi-Fi 6
השדרוגים הטכניים הרבים של Wi-Fi 6 מציבים דרישות גבוהות לתכנון השבב ומציבים אתגרים גדולים. הוא כולל בעיקר מספר פריטים: מקלט, משדר, מעגל פס בסיס וסנכרון שעון. בתחום מעגלי פס הבסיס, התעשייה החלה להשתמש בתהליך 12 ננומטר ו-14 ננומטר מתקדם יותר. בקרת עוצמת שידור שעון לא הייתה זמינה בשעוני מערכת Wi-Fi בעבר, ותכנוןם קשה מאוד.חברות רבות עיצבו כיום שבבי Wi-Fi 6, רובן חברות אמריקאיות. הראשונה שייצרה זאת הייתה Quantenna. הן ייצרו את שבבי ה-Wi-Fi 6 בשנת 2016. כעת חברה זו נרכשה על ידי ON Semiconductor. ראוי לציין כי תקן ה-Wi-Fi 6 גובש בשנת 2019 ולא יוצג לתעשייה עד 2020. מדוע השבבים שלהן יוצאים מוקדם יותר מהתקן? הסיבה החשובה ביותר היא שחברות אלו הן היצרניות שמשתתפות בניסוח התקנים, ולכן תקנים חשובים מאוד לפיתוח התעשייה שלנו. אנחנו תקועים יותר מדי בתהליך התקינה.
התפתחות תעשיית ה-Wi-Fi אינה קלה. כיום, היקף תעשיית ה-Wi-Fi הגיע ל-3.3 טריליון דולר אמריקאי, עם 37.5 מיליארד שבבי Wi-Fi. בממוצע, לכל אדם יש שני מכשירים המשתמשים בטכנולוגיית Wi-Fi.בשוק היישומים, שוק הנתבים והשערים מתקרב כעת ל-500 מיליון יחידות ועדיין שומר על צמיחה חזקה. מוצרים עם משלוחים שנתיים של למעלה מ-200 מיליון כוללים טלוויזיות, רמקולים חכמים, מכשירי חשמל ביתיים, תאורה ומצלמות מעקב. מוצרים עם משלוחים שנתיים של למעלה מ-100 מיליון כוללים שעונים ומתגים חכמים. מאז 2017, שוק שבבי ה-Wi-Fi גדל במיליארד יחידות בשנה.
אם מסתכלים על שוק ה-Wi-Fi 6 בלבד, מגמת הצמיחה בשוק ברורה. ראשית, הפיתוח המהיר של 5G הניע את ההמרה המהירה של מכשירי Wi-Fi ל-Wi-Fi 6. שנית, המדיניות הלאומית של "Double Gigabit Speed Boost" טובה לשוק ה-Wi-Fi 6. שלישית, העלייה המהירה בצפיפות מכשירי ה-IoT דורשת מ-Wi-Fi 6 לשיפור חוויית המשתמש. לבסוף, צפוי שיותר ממחצית ממכשירי ה-Wi-Fi ישתמשו ב-Wi-Fi 6 בשנת 2025.Wi-Fi 6 הוא הזדמנות מיוחדת עבור תעשיית המוליכים למחצה של סין. במבט לאחור על ההיסטוריה, כל נקודת שדרוג טכנולוגית היא זמן טוב להיכנס לתעשייה. הופעתם של יישומים חדשים היא גם זמן טוב לחדשנות. AIOT ותעשייה 4.0 הביאו שווקי יישומים חדשים. עבור סין, יש לנו שרשרת תעשייתית שלמה. במקביל, המדיניות הלאומית מקדמת במרץ את בטיחות השרשרת התעשייתית. ישנם יתרונות רבים הקשורים מבחינת השקעות ומדיניות. זהו זמן טוב לפיתוח תעשיית המוליכים למחצה.
מוצרי Wi-Fi משולבים של ברודקום
לבסוף, בואו נציג את תמונת המצב של אינטגרציית ברודקום של החברה שלנו.Broadcom Integration, שנוסדה בשנת 2005, מתמקדת בתעשיית השידור האלחוטי. היא הונפקה בבורסת A בשנת 2019. צבירת המוצרים של Broadcom Integrated היא בעיקר בשני כיוונים: ראשית, פתרונות חכמים לכל הבית, בעיקר שבבי Bluetooth ושבבי Wi-Fi של IoT; שנית, שבבי סדרה חכמים במהירות גבוהה, שהיא הספקית העיקרית של שבבי ETC בינלאומיים ומגוון מלא של מוצרי שבבים ברמת רכב.מבחינת מוצרים, ל-Broadcom Integration יש כיום שני מוצרי דגל: שבב מעבד שמע חכם כפול ליבה רב-מצבי Wi-Fi/BT/FM BK7271, בעל משאבי עיבוד שמע ווידאו עשירים, כולל מערך מיקרופונים, הפחתת רעשים אקטיבית, השכמה באמצעות מילות מפתח של בינה מלאכותית וטכנולוגיות ייחודיות אחרות; שבב מיקרו-בקר Wi-Fi 6 IoT BK7236, תומך בפרוטוקול Wi-Fi 6, מתאים לרוב יישומי IoT, וקיבל הסמכה מטעם Wi-Fi 6 Alliance.סלון התעשייה "I Say IC" הוא פלטפורמה קבועה וחדשנית לחילופי קונספטים שנוצרה במשותף על ידי Zhangjiang Hi-Tech ו-Xinmo Research. בעתיד, הפלטפורמה תקיים כנסים קבועים המתמקדים בנושאים חמים בפיתוח תעשייתי ותשאף ליצור את פלטפורמת החוכמה, החדשנות והתקשורת המשפיעה ביותר בתעשיית ה-IC.
תוכן זה מגיע מהאינטרנט/מחקר ליבהאתר זה מספק רק הדפסה חוזרת. הדעות, העמדות, הטכנולוגיה וכו' של מאמר זה אינם קשורים לאתר זה. אם ישנה הפרה כלשהי, אנא צרו עמנו קשר כדי למחוק אותה!
