什么是Wi-Fi 6?


Wi-Fi 6是第六代无线网络技术IEEE 802.11ax标准的简称。为何全称和简称间似乎没什么关联呢?因为像802.11ax这样的名词太难记了,不利于口口传播,因此专家组人为地给这一系列标准起了个名字—— Wi-Fi,并采用 1、2、3、4、5、6…这样的数字来纪念技术的一次次突破。


 
图 | Wi-Fi演进历程图


为什么要引入Wi-Fi 6?


回答为何要引入这个问题,说白了就是Wi-Fi 6有什么存在的价值。大家都知道5G的基础设施建设造价是很高的,而覆盖相同面积的Wi-Fi设施建设成本仅为5G的1/10,并且部署简单,施工周期是5G的1/3不到,同时可实现低功耗工作。从功能的角度来说,Wi-Fi 6 相当于 一个工作在公共频段上的 5G 小基站,非常适合室内高密度场景的应用,因此 Wi-Fi 6 有它存在的价值。此外,5G是根据流量收费的,价格方面Wi-Fi 6是相当的香。


 
图 | Wi-Fi 6适合的场景以及参数情况


当然 Wi-Fi 6也有它的不足,那就是无法实现5G的“无缝漫游”和“切换功能”,因此在未来很长一段时间内,5G和Wi-Fi 6将相爱相杀、相辅相成,Wi-Fi 6将帮助5G实现增强的无线覆盖,5G将为Wi-Fi 6带来广域网的特点。


Wi-Fi 6采用了哪些核心技术?


相比上一代Wi-Fi 5无线网络技术,在继承了Wi-Fi 5的所有先进 MIMO 特性的同时,Wi-Fi 6还具有高带宽、低时延和广联接的特性,具象一点来讲,Wi-Fi 6拥有更大吞吐量(160MHz)、更快的速度(9.6 Gbit/s)以及更多的并发连接数量。


 
图 | OFDMA工作模式


为何Wi-Fi 6 这么厉害?这是因为它新增了许多针对高密部署场景的新特性,比如 OFDMA 频分多址技术、MU-MIMO 技术、更高阶的调制技术 (1024-QAM) 、空分复用技术(SR)、BSS Coloring 着色技术、扩展覆盖范围(ER)、目标唤醒时间(TWT)和 WPA3 加密技术等。对这些技术的细节感兴趣的朋友可以参考我写的另一篇文章《效率办公等需求暴涨 且看Wi-Fi 6如何成功吞吐》,这里就不再赘述了。


Wi-Fi 6的市场机遇分析


讲完了Wi-Fi 6的必要性,我们再来讲讲市场需求情况。运营商 “宽带+5G+千兆 Wi-Fi”三驾马车开始并驾齐驱,据悉,2020年5月份中国移动、中国电信、中国联通三大运营商已经宣布全面启动Wi-Fi 6的千兆 Wi-Fi 网络升级,来推动5G与家庭业务的融合。


以2020-2021年年家庭网关集采为例,中国移动要求支持Wi-Fi 6功能的网关设备需求量为 1000万台;中国电信要求支持 Wi-Fi 6 的网关设备要求量超过 1400 万台,这对于 Wi-Fi 6 产业链而言,市场规模相当快可观。


 
图 | 中国移动及中国电信家庭网关集采情况


我们按照目前家庭网关平均价格 150 元计算,预计2021 年国内三大电信运营商家庭网关市场将会超过 100 亿元,其中 WiFi6 市场将有望达到 50 亿元。 另外从宏观面来讲,根据IDC的调研与跟踪数据显示,中国市场Wi-Fi 6 2019年第三季度销售规模达470万美元,2020年中国WLAN市场总体规模达到8.7亿美元,Wi-Fi 6占总体WLAN市场的31.2%,规模达2.7亿美元。IDC预测,2021年,Wi-Fi 6将继续扩大市场份额,中国市场将接近4.7亿美元的市场规模,到 2023 年 Wi-Fi 6 将占据中国网络无线市场规模的绝大部分市场。


此外,根据Gartner预计,到2023年,Wi-Fi 6的市场规模将达到52亿美元;中国联通预计,到2025年,Wi-Fi 6产品的渗透率将达到90%以上,市场规模有望达到220亿美元。


Wi-Fi 6产业链详情分析


路由器侧,2020年2月,小米发布支持Wi-Fi 6技术新款手机小米10系列;同时与中国联通联合推出了首款搭载高通六核处理器(四核 CPU+双核 NPU)的 Wi-Fi 6 路由器 AX3600;


同月,华为发布搭载凌霄四核 1.4GHz CPU,支持160MHz大频宽的Wi-Fi 6+路由器AX3系列,并声称其在Wi-Fi 6方面已经提交了240项技术提案,是Wi-Fi 6标准的主要贡献者,华为两款端到端自研的Wi-Fi 6+芯片将应用于华为路由器和华为手机等终端;


2020年3月,天邑股份表示,公司于2019年下半年已实现Wi-Fi 6路由器的批量出货,目前已向市场推出两种型号Wi-Fi 6产品,后续将视市场需求推出更多差异化的产品。目前,公司Wi-Fi 6产品在国内的客户为中国电信、中国移动、中国联通,海外客户也在拓展中;


同月,卓翼科技在互动平台称,公司Wi-Fi 6路由器主要合作客户包括小米、华为等品牌商。公司为客户生产的Wi-Fi 6路由器,市场表现亮眼,2020年合作产品发货量将再创历史高峰;


2020年9月,万隆光电在互动平台表示,子公司“英脉通信”目前多个Wi-Fi 6项目在转产阶段,预计第四季度实现批量出货。


而在端侧,也早已有一堆手机配上了Wi-Fi 6,比如华为Mate40 RS保时捷、Mate40 Pro+、Mate40 Pro、Mate40、P40 Pro+、P40 Pro、P40、nova 8 Pro、荣耀30 Pro、iPhone 12 Pro Max、iPhone 12 Pro、iPhone 12、iPhone 12 mini、三星 Galaxy Note 20、Galaxy Note 20 Ultra、Galaxy S20、Galaxy S20 Ultra、腾讯黑鲨游戏手机 3、黑鲨游戏手机3 Pro、FCNT arrows 5G、iQOO 3 5G、iQOO Neo 3 5G、拯救者电竞手机、努比亚红魔 5G、OPPO  Reno5 Pro、OPPO Find X2、OPPO Ace2、OPPO Find X2 Pro、Realme  X7 Pro、Realme 真我 X50 Pro 5G、Redmi K30 Pro、小米 10、小米 10 Pro 5G、一加8 Pro、一加8、一加8T、vivo APEX 2020 概念机、vivo NEX 3S 5G、华硕 ROG 游戏手机 3、华硕 ZenFone 7、夏普 AQUOS R5G、索尼 Xperia 1 II、中兴 Axon 10s Pro、OnePlus 8 Pro 、魅族 17 Pro、魅族 17 、坚果R2 等。


罗列了这么多Wi-Fi 6设备,是不是有些凌乱,我们从产业链的角度来梳理一下可能就会清晰很多。首先我们根据产业链上下游分为元器件级、模组级和设备级三类,下面我将具体来聊一聊。

 

  • 元器件级


对于Wi-Fi 6而言,最核心的器件更新有两大块,一块是SoC,另一块是射频器件。


SoC侧,从现有的市场格局来看,主要参与者有高通、博通、华为、联发科、英特尔、Marvell(美满电子)、Quantenna、Celeno、乐鑫科技、博通集成等,高通、博通在市场占有率方面占据绝对的领导地位。而国内厂商,除了华为,大多主打IoT领域,也算是打出差异化的牌面。


 
图 | 高通Wi-Fi 6端到端解决方案


据高通方面的统计,自2015年起,高通已出货超过45亿颗Wi-Fi芯片,解决方案覆盖智能手机、路由网络侧和汽车等领域,在智能手机领域,早在2019年,高通就推出了支持Wi-Fi 6的FastConnect 6200连接系统。去年,高通推出了FastConnect 6700/6800/6900移动连接系统,已经发布的商用终端包括搭载骁龙865、骁龙865 Plus、骁龙870、骁龙888、骁龙778的机型等。在路由网络侧,2019年高通首次推出联网平台Networking Pro,并在去年进一步丰富了该平台的解决方案,同时推出沉浸式家庭联网平台Immersive Home,支持厂商为各类企业和家庭用户打造Wi-Fi 6/6E网络终端。在今年火热的汽车领域,高通也推出了汽车Wi-Fi 6芯片QCA6696,作为骁龙汽车4G和5G平台的补充。


博通很少接受国内媒体的采访,因此只能整理来自网络的一些信息。据统计,已经上市的博通平台家用Wi-Fi 6路由器搭载的CPU主要有4款,它们分别是BCM4908、BCM4906、BCM6755以及BCM6750。其中Cortex-A53架构的BCM4908和BCM4906主打中高端市场,老Cortex-A7架构的BCM6755和BCM6750自带WLAN芯片主打低端市场,需要注意的是A53架构同频性能要比A7架构高30%。此外,Wi-Fi 6 WLAN芯片主要有BCM43684、BCM6710、BCM6705、BCM6755集成和BCM6750集成这五款。其中,BCM43684是独立的Wi-Fi 6 WLAN芯片,单颗支持4×4 MU-MIMO的5G或2.4G频段(160Mhz频宽),最多可以外挂三颗,既两颗5G和一颗2.4G组成组成最强Wi-Fi 6:AX11000。


如果一定要拿高通和博通这两家方案对比一番,那么高通的优势是制程先进、发热小、主频更高,原生带5GbE的MAC,全线支持Wi-Fi SON技术,无缝无缝漫游效果好,160Mhz频宽的信道由两个80Mhz组成,对AC设备兼容好;而博通的优势是支持单空间流160Mhz信道,同MIMO数量5G无线吞吐速率是高通的两倍,且其方案可达成AX11000,有梅林等第三方固件可刷,同规格方案价格低等。据统计,目前博通方案在路由器侧占优势,而高通在端侧占优势。


市场总量方面,根据ABI研究早前的预测,到了2022年,所有供应商的Wi-Fi 6 SoC芯片年出货量将超过10亿颗。


 
图 | Qorvo前端射频模块QPF4800


再来说一下射频器件侧,Wi-Fi6如果面向终端侧应用,因终端产品要求小体积、高集成度,会将射频前端PA用CMOS技术集成到SoC中,从而让外围器件尽量简化,这样也便于客户模组的开发。面向路由器产品应用,因对发射功率有更高要求,射频前端会采用砷化镓工艺,而非CMOS,因而没办法集成还是分立为主。


从厂商的角度来讲,作为射频领域的绝对王者,早在2015年年底,Qorvo就已经开始联合高通进行前期的产品规划制定,并针对高通和博通的解决方案推出了对应的中发射功率和高发射功率以及5V至3.3V电压的前端射频模组(Front-End Module; FEM),并成功导入参考设计。除了前端射频模组以外,Qorvo高级市场经理Jeff Lin表示,“Qorvo还正在提供边带滤波器(Bandedge Filter)与LTE-Wi-Fi并存滤波器(LTE Co-existence Filter),搭配FEM使用。此外为了简化无线射频前端设计,Qorvo另辟了一条产品线iFEM (Integrated FEM),顾名思义,是将前面提到的Bandedge或是LTE Co-existence滤波器整合进了Wi-Fi 6的前端射频模组。”形象地说,现在的Qorvo已经不止是射频器件的供应商,同时也是无线通信与物联网解决方案整合的系统商。


对比Qorvo,国内射频领域还比较薄弱,主攻射频FEM的公司有卓胜微、博通集成、康希、芯百特、三伍微等。根据公开资料显示,卓胜微的Wi-Fi FEM 产品已量产出货,Wi-Fi 6 连接模组产品已开始向客户送样。

 

  • 模组级


目前Wi-Fi模块的海外厂商主要包括日本村田、TDK、太阳诱电,韩国的三星机电等;中国厂家包括我国台湾的正基科技、海华科技,大陆的乐鑫科技、移远通信、博鹏发科技、必联电子等。


从配置的角度来看,国内的模组厂商大多选择了物联网这个领域,因此在Wi-Fi 6方面并没有选择满配,比如乐鑫科技在 2021 年 4 月 9 日推出的首款 Wi-Fi 6 + Bluetooth 5 (LE) 自研 RISC-V SoC ESP32-C6,不支持5GHz频段,而仅支持2.4 GHz频段,为了优化和提升物联网设备的性能,ESP32-C6支持802.11ax的仅20MHz信道带宽工作模式,以及802.11b/g/n协议的20/40 MHz带宽。值得一提的是,ESP32-C6是支持Station工作模式的,因为这种模式可以给设备提供更高的传输速率和更低的功耗。


 
图 | 移远通信Wi-Fi 6模组AF50T


无独有偶,移远通信的Wi-Fi 6模组最多支持3天线、2天线Wi-Fi和1天线蓝牙,双频可以实现2X2+2X2 MIMO。端侧主要实现station功能,以FC6X系列为例,它支持双频并发功能,每个频段可以实现2x2 MIMO,最大提供1.775 Gbps的速率,这个就是对应上面提到的电视机、机顶盒以及其他要求高吞吐量的视频通信设备这一块。对于AP侧,移远的Wi-Fi 6模组自带Soft AP功能,目前已针对MIFI、CPE产品应用,在多个项目上实现落地。对于车载领域,移远推出了车规级的Wi-Fi 6模组AF50T,用于车内Wi-Fi热点共享以及端侧连接,可以实现热点加station共存的模式,主要应用于车机以及T-BOX等场景。


对于是否支持160M带宽这个问题,移远方面表示,“从应用看,目前的吞吐量要求一般80MHZ带宽已经够了,因此从成本角度考虑可能不会支持到160M,另外频谱资源也是一大因素,国内在6GHz这块还没有明确。”

 

  • 设备级


目前市面上家庭路由器/家庭智能网关供应商主要是TP-Link、腾达、小米、中兴通讯、华为、天邑股份、瑞斯康达、平治信息、特发信息、共进股份等,无线接入AP供应商主要是紫光股份(新华三)、星网锐捷(锐捷网络)、华为、中兴通讯等,一方面可以参考本章节的首部两段,另外也可参见下面两张表(来源知乎)。


 
图 | 带Wi-Fi 6功能的手机一览,图源:知乎@胖否


 
图 | Wi-Fi 6路由器一览,图源:知乎@胖否


写在最后


根据思科2019-2022年可视化网络指数预测,到2022年,中国人均联网设备数相比2017年将增加至4.4台,增幅达57%;到2022年,4K电视将占国内所有平板电视的63%。与此同时,相比2017年,2020年全球直播视频流量增加了15倍。远程办公,远程学习等新常态,都加速了家庭对无线网络质量要求的提升。在如此需求面前,Wi-Fi 6将协同5G技术,一同助力全球无线技术的升级。
 

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