作为射频领域的领先厂商,早在 2 年多前当 Wi-Fi 6 还处于早期标准制定阶段,Qorvo 已经与坊间主流的 Wi-Fi 主芯片厂商如高通与博通等进行前期的产品规格制定与技术交流。经过多次的改良与设计变更,目前针对高通与博通的 Wi-Fi 6解决方案,Qorvo 有其对应的中发射功率 (Middle Power) 与高发射功率 (High Power) 以及 5V 至 3.3 电压的前端射频模块 (Front-End Module;FEM) 并成功的导入所属的参考设计。
除了前端射频模块外,Qorvo也提供了边带滤波器 (Bandedge Filter) 与LTE-Wi-Fi 并存滤波器 (LTE Co-existence Filter) 来解决上文谈到的不同地区的不同法规限制,并同时能与FEM搭配使用。
首先看边带滤波器方面,Qorvo的这个产品可以有效地抑制非Wi-Fi 2.4GHz CH1与CH11的边带频率,除了避免Wi-Fi的信号去干扰到LTE的信号质量,同时实现所有的2.4GHz频道全部发射一样的发射功率 (Flat Power) 确保使用者不管使用哪个频道都能享有最佳的覆盖与信号质量。
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再看,LTE Co-existence 滤波器方面。Jeff Lin 表示,Qorvo 的 LTE Co-existence 滤波器可以避免 Wi-Fi 与 LTE 信号彼此的干扰。
LTE Co-existence 滤波器降低 LTE 对 Wi-Fi 的干扰同时符合 EU Blocker 的兼容规范
除此之外,Qorvo 也另辟了一个名为 iFEM (Integrated FEM) 的产品线。所谓 iFEM,顾名思义就是将之前所提的 Bandedge 或是 LTE Co-existence 滤波器整合进 Wi-Fi 6 的前端射频模块,除了简化无线射频前端的设计,同时降低元件成本与线路匹配调校的时间。
得益于在相关技术上面的投入和积累,Qorvo Wi-Fi 6 前端射频的产品已被市场上如高通、博通、英特尔和宽腾达等主流 Wi-Fi 无线网络解决方案芯片厂商认证并纳入其所属的参考设计。按照 Jeff Lin 所说,有了参考设计的辅助,产品开发商能缩短产品开发时间并简化产品验证的工作,加速 Wi-Fi 6 商业化与出货的时程。
同时,Qorvo 也跟网络产品开发商与网络服务提供商共同参与新型的网络应用与架构,进一步结合物联网的概念与实际应用场景。
WiFi 与 5G 的关系
进入 WiFi 6 时代,尤其是 WiFi 6E 面世之后,WiFi 的速度有了质的飞跃,5G 本身也有了很大的提升。关于这两个网络未来的发展,也有很多的讨论。有人甚至认为这两者是一个替代关系。
针对这个问题,5G 与 Wi-Fi 彼此不是竞争与对立,而是一种互相支持互相配合的关系。这主要是因为 5G 与 Wi-Fi 在不同的环境与应用场景皆有其各自的优势与劣势。
例如 5G 的布建必须由电信运营商来主导,加上频段使用上会有收费的问题,因此整个运营成本会远比 Wi-Fi 来得高,Wi-Fi 本身是使用免付费的开放频段,并且产业供应链与产品覆盖率完整。而在 Wi-Fi 网络覆盖范围的场所与应用场景如家庭网络、公共区域 (机场、车站、体育馆等等)、特定场所 (校园、旅馆、卖场等等),Wi-Fi 会是比较经济的选择,在 Wi-Fi 无法涵盖的范围如农村、山区、离岛等等人口密度低且网络基础建设比较薄弱的地区,就需要 5G 网络来支持。
目前很多的解决方案提供商与电信网路服务运营商投入大量的时间与金钱在发展 5G,然而,由于 5G 本身的规模太庞大,从一开始的规格制订就受到很多政策面上的限制 (如频段的分配与专利竞争),加上各国之间的政治角力 (如近日来沸沸扬扬的华为案与美中贸易战等等),不可讳言的 5G 面临很多的挑战。
反观 Wi-Fi,Wi-Fi 可说是全球最受欢迎最多人使用且产品覆盖率最高的一项无线网络技术,大部分的关键技术是由 Wi-Fi 芯片提供商与射频方案解决方案厂商来主导,因此在新技术的导入与布建上远比 5G 要来的容易,由于 5G 与 Wi-Fi 6 所推出的时程类似,于是有很多人开始争论 5G 是否会取代 Wi-Fi 6。
基于上述的分析与目前 Wi-Fi 6 在市场上的反应,我个人认为 Wi-Fi 6 的产品成熟度与规范的完整度会比 5G 来得快且健全。
因为 FCC 允许 WiFi 使用 6Ghz 频段,这就引发了大家对 WiFi 未来的更多思考。面对这个即将爆发的新规,Qorvo 又是怎样看待的呢?
Wi-Fi 6 纳入了许多新的技术,这些技术大大增进了连线的效率与吞吐量 (Throughput),目前 IEEE 与 Wi-Fi Alliance 正在如火如荼地着手进行如何将新增加的 6GHz 频段 (5925MHz-7125MHz) 纳入 Wi-Fi 6 的标准规范,2019 年 Wi-Fi Alliance 正式将这个延伸的 6GHz 频段命名为 Wi-Fi 6E。而在今年的四月,FCC 也正式投票通过让 Wi-Fi 6 能够使用这个频段,此举将 Wi-Fi 所使用的非授权使用频段从原先 Wi-Fi 5 的 U-NII 1-3 扩展到 U-NII 1-8,其中新增的 6GHz 频段即为 U-NII 5-8。以下为 U-NII 5-8 的频率分布与功率限制:
Wi-Fi 6E 新增的频段与功率限制
更高的频率与更宽的频带支持也为 Qorvo 带来了不少的挑战。而 Qorvo 目前也正与 Wi-Fi 芯片提供商与系统商密切合作开发 Wi-Fi 6E 所需要的前端射频模块 (Front-End Module) 、滤波器 (Filter) 与分路器 (Diplexer),计划在 2020 年底能启动系统验证测试。
Wi-Fi 6E 所支持的更大频宽为网通设备厂带来无限的遐想,尤其是针对企业级 (Enterprise) 与公共热点 (Wi-Fi Hotspot) 的运用。根据他的观点,Wi-Fi 6 可以解决 Wi-Fi 5 所遇到的技术瓶颈如网络拥堵与上传下载时程分配不均的问题。
由于企业级 Wi-Fi Access Point 与 Hotspot 必须能支持大量的使用者同时连线并对于频宽与安全性有完善的管理,高效率的连线与网络服务机制能允许每一台 Wi-Fi AP 连接并管理更多的使用者,WiFi 6E 让每个使用者享有更好的使用体验并且在相同覆盖面积的基础上减少 Wi-Fi AP 的布建数目。
利用 Wi-Fi 6E 这个新开放的频段具有 1.2GHz 频宽与干扰较少的特性,已有网络设备商着手计划利用这个频段来做 AP 与 AP 之间的「回载网络」(Backhaul)。他表示,Wi-Fi 6 对于网状 (Mesh) 或是分布式 (Distributed) Wi-Fi 的网络架构在规范中已有明确的定义与说明。但利用 Wi-Fi 6E 所定义的新频段来做为 AP 与 AP 之间的 Backhaul,能让每个 AP 都能有更稳定的且更高速的专属网络或通道来互相连线进而实现一个完全无缝连结 (Seamless Connection) 与室内漫游 (Indoor Roaming) 的室内全覆盖环境。
以 6GHz 作为 Backhaul 来解决信号覆盖问题
随着 Wi-Fi 6E 规格的敲板定案,Wi-Fi 网络系统方案提供商也将目前 Wi-Fi 三频 (Tri-Band) 的架构从 2.4G + 5G (Low-Band) + 5G (High-Band) 升级到 2.4G + 5G (U-NII 1-3) + 6G (U-NII 5-8)。
基于 Wi-Fi 6E 下 Wi-Fi 三频的架构
在 WiFi 6 还没有普及的时候,市场上关于 WiFi 7 的讨论也甚嚣尘上。在问到对这个未来新标准的看法的时候,现在来谈论 Wi-Fi 7 并不是很客观,毕竟 Wi-Fi 6 整个的规范制定还未臻完善,FCC 也是刚在今年 4 月 23 日正式投票通过开放 Wi-Fi 6E 的频段,Wi-Fi 射频芯片、其他周边 (如 PAs、FEMs、滤波器、天线) 与测试设备厂商正开始如火如荼地开发新产品来因应 Wi-Fi 6 日趋成熟的市场与日渐增温的需求。
根据市调机构的调查,Wi-Fi 6 将在 2022 年达到 50% 以上的市场份额,我觉得那时候再来讨论 Wi-Fi 7 会比较有意义。
但对于目前市场上谣传 802.11be 将会是未来 Wi-Fi 7 的主要架构与雏形,802.11be 能够支持到最大 320MHz 的带宽,调变方式也从 Wi-Fi 6 的 1024QAM 晋升到 2048QAM 这些讨论。
如果要达到这样的技术要求,需要有更好的射频芯片,更高的频率与更完整的解决方案与合适的运用场景来驱动。而 Qorvo 身为全球射频元件的领导厂商,将积极地参与前期的规格制定到后续与解决方案提供商的共同开发然后与终端设备厂商完成产品量产、测试到布建。
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