| Bolehkah 5G menggantikan Wi-Fi 6?Pada petang 9 Jun 2021, salun industri "Chip Everyone Says/I Say IC" keenam yang dianjurkan oleh Zhangjiang Hi-Tech dan Xinmo Research telah diadakan di Zhangjiang Science City. Semasa salun tersebut, Zhang Pengfei, Pengerusi dan Ketua Pegawai Eksekutif Broadcom Integration, telah memberikan ucapan yang indah bertemakan "Pembinaan Semula Internet Pelbagai Benda: Bincang tentang Wi-Fi 6". Salun tersebut telah menarik penyertaan eksekutif peringkat pertengahan dan tinggi daripada syarikat-syarikat terkenal seperti Huawei, Huahong Grace, Unisoc, Pingtouge dan Intel.Semasa sesi komunikasi di lokasi, Zhang Pengfei telah mengadakan perbincangan hangat dengan hadirin mengenai perkara-perkara penting dalam industri, peluang industri, strategi korporat dan isu-isu lain. Zhang Pengfei, Pengerusi dan Ketua Pegawai Eksekutif Integrasi BroadcomEncik Zhang Pengfei ialah pengerusi dan Ketua Pegawai Eksekutif Broadcom Integration dan mempunyai lebih daripada 20 tahun pengalaman dalam industri semikonduktor. Encik Zhang Pengfei menuntut di Jabatan Kejuruteraan Elektronik di Universiti Tsinghua dengan ijazah sarjana muda, sarjana dan kedoktorannya. Pada tahun 1994, beliau pergi ke Amerika Syarikat untuk terlibat dalam penyelidikan pasca doktoral di Universiti California, Los Angeles (UCLA). Beliau pernah mengasaskan bersama Resonext Communications, sebuah syarikat reka bentuk litar bersepadu di Amerika Syarikat bersama rakan kongsinya, yang kemudiannya berjaya diambil alih oleh RF Micro Devices, sebuah syarikat tersenarai di Amerika Syarikat. Pada tahun 2005, selepas Zhang Pengfei kembali ke China, beliau menubuhkan Broadcom Integration di Shanghai Zhangjiang High-Tech Park, dengan memberi tumpuan kepada R&D dan jualan cip litar bersepadu komunikasi tanpa wayar. Ia menyediakan cip frekuensi radio tanpa wayar berprestasi tinggi dan mikropemproses SOC kepada pelanggan domestik dan asing, termasuk banyak jenama terkenal di dunia, dan menyediakan penyelesaian lengkap untuk pengangkutan pintar dan Internet of Things. Pada April 2019, Broadcom Integration telah disenaraikan di papan utama A-share.Berikut adalah kandungan ucapan indah Encik Zhang Pengfei yang disusun oleh Xinmo Research.Zhang Pengfei:
Semua orang biasa dengan Wi-Fi, dan setiap orang mempunyai sekurang-kurangnya satu peranti yang menggunakan Wi-Fi. Dalam tempoh dua tahun yang lalu, dengan pelancaran teknologi Wi-Fi 6, banyak produk terminal telah dinaik taraf kepada Wi-Fi 6, dan Wi-Fi 6 juga telah menarik perhatian media dan berita. Hari ini, saya ingin bercakap dengan anda tentang Wi-Fi 6 dan peningkatan teknologi baharu, senario aplikasi baharu dan peluang pelaburan baharu yang dimilikinya.Saya akan menghuraikan perkara-perkara berikut dengan lebih lanjut:1. Asal usul teknologi Wi-Fi; 2. Lima kesesakan aplikasi utama Wi-Fi 5; 3. Sembilan peningkatan teknologi utama Wi-Fi 6; 4. Membandingkan Wi-Fi 6 dan 5G; 5. Cabaran reka bentuk cip Wi-Fi 6; 6. Kebangkitan industri Wi-Fi; 7. Ramalan saiz pasaran Wi-Fi; 8. Produk Wi-Fi bersepadu Broadcom.
Asal Usul Teknologi Wi-Fi
Industri maklumat elektronik telah berkembang selama lebih 50 tahun dan telah mencipta banyak produk yang telah mengubah dunia. Komputer dan telefon bimbit merupakan dua produk yang paling mewakili. Teknologi sokongan yang sangat penting di sebalik ini ialah penghantaran dan sambungan.Kita menggunakan lebih daripada satu protokol penghantaran tanpa wayar setiap hari, dan setiap telefon bimbit mengandungi sekurang-kurangnya tiga protokol: rangkaian selular, Wi-Fi dan Bluetooth. Terdapat tiga dimensi penting untuk mengukur teknologi penghantaran tanpa wayar: jarak, lebar jalur dan hayat bateri. Dari perspektif teknikal, tiada cara untuk mencapai tahap muktamad dalam ketiga-tiga dimensi ini, dan walaupun ia dilakukan, kosnya akan menjadi sangat tinggi. Inilah sebabnya mengapa terdapat tiga protokol penghantaran tanpa wayar dalam telefon bimbit. Rangkaian selular memilih untuk mengoptimumkan jarak, Wi-Fi memilih untuk mengoptimumkan lebar jalur, dan Bluetooth memilih penggunaan kuasa yang rendah.Sejak tahun 1999, WLAN telah mempunyai piawaian protokol komunikasi tanpa wayar Wi-Fi. Dan selepas tempoh pembangunan yang panjang, sebelum Wi-Fi 6, ia telah mengalami lima generasi pembangunan teknologi, dan tema utamanya adalah untuk meningkatkan jumlah data yang dihantar setiap unit masa. Contohnya, protokol Wi-Fi generasi ketiga 802.11a dan 802.11g boleh menghantar e-mel; protokol Wi-Fi generasi keempat membolehkan peranti melayari Internet dengan bebas, dan protokol Wi-Fi generasi kelima 802.11ac membolehkan peranti memainkan video dengan lancar. Dengan peningkatan teknologi, semakin ramai pengguna menggunakan Wi-Fi, dan Wi-Fi telah mula berjaya dalam industri dan perniagaan. Kesesakan pengguna juga telah muncul.
Lima kesesakan aplikasi utama Wi-Fi 5
Mari kita lihat dahulu senario aplikasi Wi-Fi yang biasa. Dalam persekitaran pejabat, terdapat AP, yang boleh menjadi penghala, hotspot atau gerbang. Banyak peranti di pejabat disambungkan ke Internet luar melalui AP. AP dan semua peranti yang disambungkan kepadanya membentuk BSS. Peranti yang disambungkan ke AP dipanggil STA. Dalam BSS, terdapat AP. Semua STA yang mengakses AP pada satu ketika tertentu perlu bersaing untuk mendapatkan medium penghantaran tanpa wayar untuk bersambung ke Internet. Dua BSS bersebelahan dipanggil OBSS.Selepas memahami perkara ini, kita dapat mengetahui kesesakan teknikal yang wujud dalam teknologi Wi-Fi sebelum ketibaan Wi-Fi 6.(1) Kewujudan bersama pelbagai peranti membawa kepada kesesakan yang seriusDengan penggunaan Wi-Fi yang meluas, semakin banyak STA disambungkan ke AP dalam BSS, dan kebarangkalian setiap STA mengakses AP berkurangan. Situasi sebenar ialah dalam BSS, jika penggunaan saluran mencapai 75%, ia telah mencapai ketepuan. Tambahkan STA lain, dan kelambatan yang serius akan berlaku. OBSS masih mengganggu satu sama lain.(2) Perkadaran data bingkai pendek terlalu tinggiApabila AP menghantar data STA, ia perlu membungkus data dan menghantarnya keluar. Proses ini akan menjana beberapa overhed pengurusan dan kawalan untuk membuat sambungan data yang berkesan dan selamat. Hanya lebih banyak data yang sah, lebih tinggi penggunaan media penghantaran. Biasanya, apa yang kita gunakan Wi-Fi untuk menghantar adalah mesej ringkas, dan jumlah data yang berkesan tidak banyak. Hanya apabila menghantar maklumat 4K dan 8K barulah terdapat sejumlah besar data yang sah. Dalam kes ini, penggunaan medium tanpa wayar semasa proses pemasangan paket adalah sangat, sangat rendah.(3) Kekurangan sumber spektrum yang seriusKami paling banyak menggunakan jalur frekuensi 2.4GHz. Walaupun dengan lebar jalur terkecil 20MHz, hanya terdapat tiga saluran yang tersedia. Jika lebar jalur 40MHz digunakan, hanya satu saluran yang boleh dipilih dalam jalur 2.4GHz. Dari perspektif sumber frekuensi, 2.4GHz sangat sukar untuk digunakan. Contohnya, jika protokol 802.11ap menggunakan lebar jalur 160MHz, hanya dua saluran yang boleh digunakan walaupun dalam jalur 5GHz. Kesesakan dalam banyak kes disebabkan oleh saluran yang tidak mencukupi.(4) Penggunaan kuasa yang rendahPengguna Internet of Things semakin ramai, dan keperluan yang sangat penting untuk aplikasi Internet of Things adalah untuk mengurangkan penggunaan kuasa. Dalam industri Wi-Fi, penggunaan kuasa yang rendah masih belum diberi perhatian yang mencukupi. Peranti elektronik hari ini boleh digantikan baterinya setahun sekali. Ia telah dilakukan dengan sangat baik. Apabila era Internet of Things tiba, dengan mengandaikan terdapat 100 peranti sedemikian di rumah, dua bateri perlu diganti setiap minggu, yang akan memberi banyak tekanan kepada pengguna. Oleh itu, melambatkan hayat bateri merupakan cabaran yang sangat penting.Wi-Fi ialah protokol penghantaran dalaman, mengapa perlu menggunakannya di luar? Kini dengan kemunculan Internet Pelbagai Benda, permintaan untuk pemandangan luar telah meningkat. Contohnya, untuk pemantauan keselamatan dan kemudahan riadah dan hiburan, kita memerlukan protokol penghantaran luar yang lebih andal.Ini semua merupakan kesukaran dan cabaran dalam kecekapan yang timbul dalam senario aplikasi Wi-Fi disebabkan oleh perkembangan pesat industri sebelum ketibaan Wi-Fi6. Ini juga merupakan latar belakang teknikal perindustrian bagi IEEE untuk melancarkan Wi-Fi 6 dari perspektif penggubalan standard tanpa wayar.
Wi-Fi 6 sembilan peningkatan teknikal utama
Apakah yang telah dilakukan oleh Wi-Fi 6? Secara ringkasnya, Wi-Fi 6 mempunyai sembilan peningkatan teknikal utama.(1) Teknologi modulasi peringkat tinggi 1024QAM.Wi-Fi 6 menggunakan teknologi modulasi 1024QAM yang lebih canggih, yang meningkatkan kadar penghantaran data maksimum sebanyak 25% berbanding Wi-Fi 5.Wi-Fi 5 menggunakan teknologi modulasi 256QAM, dan ketumpatan data simbol tunggal ialah 8. Wi-Fi 6 menggunakan modulasi vektor 1024QAM, dan ketumpatan data simbol tunggal mencapai 10.(2) Data subpembawa meningkat sebanyak 4 kali gandaWi-Fi menggunakan teknologi berbilang pembawa. Bilangan sub-pembawa dalam Wi-Fi 5 ialah 256. Wi-Fi 6 telah meningkat sebanyak 4 kali ganda, dan bilangan sub-pembawa telah mencapai 1024. Peningkatan sub-pembawa mempunyai dua manfaat, satu adalah untuk meningkatkan penggunaan spektrum, dan yang satu lagi adalah untuk meningkatkan penggunaan masa penghantaran.Subpembawa dikumpulkan ke dalam kumpulan RU dengan saiz yang berbeza dan diperuntukkan kepada setiap STA dalam unit RU. Menggunakan teknologi OFDMA, data maklumat yang berbeza boleh dibungkus ke dalam paket yang sama untuk mengelakkan pembaziran spektrum yang disebabkan oleh paket pendek. Ia juga mengurangkan persaingan antara STA dan mengurangkan kependaman.Piawaian Wi-Fi 5 sudah menyokong serentak berbilang pengguna pautan turun; Wi-Fi 6 menambah serentak berbilang pengguna pautan naik. Terdapat banyak keperluan: pengukuran matriks saluran, pengurusan jam, kawalan kuasa. Kedua-dua teknologi MU-MIMO dan teknologi OFDMA menyelesaikan masalah penghantaran berbilang peranti. Teknologi OFDMA menyelesaikannya melalui penggunaan semula frekuensi, manakala teknologi MU-MIMO menyelesaikannya melalui pemultipleksan ruang.Teknologi pewarnaan BSS menggunakan protokol 802.11ah. Contohnya, penghantaran data adalah seperti makan di dewan. Setiap meja ialah BSS. Di bawah Wi-Fi 5, anda tidak boleh bercakap selagi terdapat seorang yang bercakap di dewan, tetapi di bawah Wi-Fi 6, anda boleh bercakap selagi orang di meja itu tidak bercakap. Dengan menggunakan kaedah ini, 64 BSS yang berbeza boleh wujud bersama.（6）TWT（ masa menunggu sasaran）Cara paling berkesan untuk mengurangkan penggunaan kuasa adalah dengan meletakkan peranti tidak aktif ke dalam mod tidur. Memandangkan Wi-Fi 6 berfungsi untuk aplikasi Internet of Things, ia ditetapkan untuk membolehkan STA tidur dengan selamat tetapi kekal di luar talian. AP dan STA merundingkan tempoh bangun dan bertukar maklumat secara berkala untuk membantu meningkatkan tempoh siaran AP dan meningkatkan keupayaan kawalan AP. Dalam erti kata lain, Wi-Fi 6 mengurangkan bilangan peranti yang bersaing dan mengurangkan penggunaan kuasa dengan meningkatkan keupayaan pengurusan dan kawalan peranti.(7) Menyokong jalur frekuensi 2.4GHz dan 6GhzBagi menyelesaikan masalah kekurangan sumber spektrum, Wi-Fi 6 menyokong jalur frekuensi 2.4GHz dan 6Ghz. Jalur 2.4GHz telah ditambah kerana kehilangan penghantarannya yang rendah dan sambungan yang andal. Jalur frekuensi 6G ialah jalur frekuensi eksklusif Wi-Fi 6, yang meningkatkan sumber spektrum sebanyak 3 kali ganda (termasuk saluran 59/29/14/7). Tiada peranti lain dengan versi sejarah dalam jalur frekuensi 6G, jadi keserasian tidak diperlukan, dan kecekapan sistem dipertingkatkan lagi.Wi-Fi 6 telah menyesuaikan produk eksklusif 20MHz untuk keperluan khas penggunaan kuasa yang rendah, kos rendah dan kelajuan rendah untuk aplikasi Internet of Things. Terminal IOT Wi-Fi 6 hanya perlu menyokong lebar jalur 20MHz, sistemnya mudah dan sesuai untuk pencahayaan, pemerangkapan, alat kawalan jauh, boleh pakai, penjagaan kesihatan, perubatan dan senario aplikasi lain.(9) Tahap keselamatan WPA 3Tahap keselamatan penyulitan Wi-Fi 6 telah dinaik taraf daripada WPA 2 kepada WPA 3, dengan perkataan penyulitan 192b, yang boleh menahan serangan "kamus". Bagi melindungi keselamatan data sebelum ia dipecahkan, tahap keselamatan dalam senario syarikat, rumah dan perusahaan adalah lebih tinggi daripada rangkaian selular.
Membandingkan Wi-Fi6 dan 5G
Setiap kali rangkaian selular dinaik taraf, seseorang akan keluar dan mengatakan bahawa Wi-Fi tidak lagi diperlukan. Kenyataan ini sangat popular dengan 4G-LTE. Kini rangkaian selular telah berkembang menjadi 5G, adakah ia akan menggantikan Wi-Fi? Saya rasa ia tidak mungkin. Mari kita lihat dahulu perbandingan teknikal antara Wi-Fi 6 dan 5G.Berbanding dengan 5G, Wi-Fi 6 mempunyai kapasiti dan latensi yang lebih baik; kos liputan per unit kawasan juga lebih rendah daripada 5G; lapisan rangkaian 5G menjadikan Wi-Fi lebih mudah diakses; peningkatan keselamatan menjadikannya lebih mudah untuk mengurus dan mengawal data, dan keselamatan data lebih andal; peralatan yang serasi ke hadapan membolehkan peningkatan rangkaian. Lakukan langkah demi langkah; jalur frekuensi dan protokol yang disatukan secara global menjadikan Wi-Fi 6 lebih mudah dipopularkan daripada 5G; jalur frekuensi 6GHz yang baru ditambah meningkatkan daya saing gelombang milimeter 5G; tabiat pengguna menggunakan Wi-Fi boleh terus menggalakkan kewujudan bersama; dinamik statik dalaman dan luaran saling melengkapi dan memacu antara satu sama lain. Oleh itu, 5G dan Wi-Fi akan terus wujud bersama.
Cabaran reka bentuk cip Wi-Fi 6
Banyak peningkatan teknikal Wi-Fi 6 meletakkan permintaan yang tinggi terhadap reka bentuk cip dan menimbulkan cabaran yang besar. Ia terutamanya merangkumi beberapa perkara: penerima, pemancar, litar jalur asas dan penyegerakan jam. Dalam bidang litar jalur asas, industri telah mula menggunakan proses yang lebih tinggi 12nm dan 14nm. Kawalan kuasa penghantaran jam tidak tersedia dalam jam sistem Wi-Fi pada masa lalu, dan reka bentuknya sangat sukar.Banyak syarikat kini telah mereka bentuk cip Wi-Fi 6, yang kebanyakannya adalah syarikat Amerika. Syarikat pertama yang membuatnya ialah Quantenna. Mereka membuat cip Wi-Fi 6 pada tahun 2016. Kini syarikat ini telah diambil alih oleh ON Semiconductor. Perlu diingatkan bahawa piawaian Wi-Fi 6 telah dirumuskan pada tahun 2019 dan tidak akan diperkenalkan kepada industri sehingga tahun 2020. Mengapakah cip mereka dikeluarkan lebih awal daripada piawaian? Sebab yang paling penting ialah syarikat-syarikat ini adalah pembuat yang mengambil bahagian dalam penggubalan piawaian, jadi piawaian sangat penting untuk pembangunan industri kita. Kita terlalu tersekat dalam proses piawaian.
Kebangkitan industri Wi-Fi
Perkembangan industri Wi-Fi bukanlah mudah. Hari ini, skala industri Wi-Fi telah mencecah 3.3 trilion dolar AS, dengan 37.5 bilion cip Wi-Fi. Secara purata, setiap orang mempunyai dua peranti yang menggunakan teknologi Wi-Fi.Dalam pasaran aplikasi, pasaran penghala dan gerbang kini hampir mencecah 500 juta unit dan masih mengekalkan pertumbuhan yang kukuh. Produk dengan penghantaran tahunan lebih 200 juta termasuk TV, pembesar suara pintar, peralatan rumah, pencahayaan dan kamera pengawasan. Produk dengan penghantaran tahunan lebih 100 juta termasuk jam tangan dan suis pintar. Sejak 2017, pasaran cip Wi-Fi telah berkembang sebanyak 1 bilion unit setahun.
Ramalan saiz pasaran Wi-Fi
Melihat pasaran Wi-Fi 6 sahaja, trend pertumbuhan pasaran adalah jelas. Pertama sekali, perkembangan pesat 5G telah mendorong penukaran peranti Wi-Fi kepada Wi-Fi 6 yang pesat. Kedua, dasar kebangsaan "Double Gigabit Speed Boost" adalah baik untuk pasaran Wi-Fi 6. Ketiga, peningkatan pesat dalam ketumpatan peranti IoT memerlukan Wi-Fi 6 untuk meningkatkan pengalaman pengguna. Akhir sekali, dijangkakan lebih separuh daripada peranti Wi-Fi akan menggunakan Wi-Fi 6 pada tahun 2025.Wi-Fi 6 merupakan peluang istimewa untuk industri semikonduktor China. Mengimbas kembali sejarah, setiap kali nod penaiktarafan teknologi merupakan masa yang sesuai untuk memasuki industri ini. Kemunculan aplikasi baharu juga merupakan masa yang sesuai untuk inovasi. AIOT dan Industri 4.0 telah membawa pasaran aplikasi baharu. Bagi China, kita mempunyai rantaian perindustrian yang lengkap. Pada masa yang sama, dasar-dasar negara sedang giat mempromosikan keselamatan rantaian perindustrian. Terdapat banyak faedah berkaitan dari segi pelaburan dan dasar. Ia merupakan masa yang sesuai untuk pembangunan industri semikonduktor.
Produk Wi-Fi Bersepadu Broadcom
Akhir sekali, mari kita perkenalkan situasi integrasi Broadcom syarikat kami.Broadcom Integration, yang ditubuhkan pada tahun 2005, memberi tumpuan kepada industri penghantaran tanpa wayar. Ia telah disenaraikan di papan utama A-share pada tahun 2019. Pengumpulan produk Broadcom Integrated terutamanya dalam dua arah: pertama, penyelesaian pintar seluruh rumah, terutamanya cip Bluetooth dan cip Wi-Fi IoT; kedua, cip siri berkelajuan tinggi pintar, yang merupakan pembekal utama cip ETC antarabangsa dan pelbagai produk cip gred kereta.Dari segi produk, Broadcom Integration kini mempunyai dua produk utama: cip pemproses audio pintar dwi-teras berbilang mod Wi-Fi/BT/FM BK7271, yang mempunyai sumber pemprosesan audio dan video yang kaya, termasuk tatasusunan mikrofon, pengurangan hingar aktif, kebangkitan kata kunci kecerdasan buatan dan teknologi unik yang lain; cip MCU Wi-Fi 6 IoT BK7236, menyokong protokol Wi-Fi 6, sesuai untuk kebanyakan aplikasi IoT dan telah diperakui oleh Wi-Fi 6 Alliance.Salun industri "I Say IC" merupakan platform pertukaran konsep tetap dan inovatif yang dicipta bersama oleh Zhangjiang Hi-Tech dan Xinmo Research. Pada masa hadapan, platform ini akan menjalankan salun tetap yang memfokuskan pada isu-isu hangat dalam pembangunan perindustrian dan berusaha untuk mewujudkan platform kebijaksanaan, inovasi dan komunikasi industri IC yang paling berpengaruh.
Kandungan ini berasal dari Internet/Penyelidikan teras, laman web ini hanya menyediakan cetakan semula. Pandangan, pendirian, teknologi, dan sebagainya dalam artikel ini tidak ada kena mengena dengan laman web ini. Jika terdapat sebarang pelanggaran, sila hubungi kami untuk memadamkannya!
