随着物联网的快速发展,家中越来越多的智能化设备(如冰箱、空调、洗衣机、音箱、摄像头、灯具等)开始支持Wi-Fi功能。根据Strategy Analytics 研究分析,2019 年全球有近 50 亿个智能家居Wi-Fi 设备,并将于2023年达到170亿个。

 

在联网设备数量猛增的同时,家庭无线网络的应用场景也在不断丰富:在线教育、远程办公、视频直播、视频会议、移动游戏以及观看高清视频等需求,均对家庭无线网络的性能提出了更高要求。行业数据显示:2020年,中国网络视频使用率提升至93.7%,移动游戏用户规模为6.54亿;预计到2022年,中国人均联网设备数将增至4.4台,4K电视将占国内所有平板电视的63%;到2024年,视频直播用户群将达到6.389亿,普及率达63.8%。

 

家庭无线网络面临着数量激增的联网设备和多样化的应用需求。

 


图源:iResearch


直击传统Wi-Fi痛点,Wi-Fi-6是什么6?

 

多年来,Wi-Fi的演进专注于改善两个关键技术属性:速度和范围。然而,面对多用户、多样化的场景需求,Wi-Fi技术暴露出许多痛点。

 

第一是连接速度,如今我们不仅浏览文字内容,还有大量的高清图片、视频,此外,电视内容也从普通标清向高清、4K、8K等发展,这些内容都需要更大的流量来提供支持,更高的连接速度是当前的突出需求;其次,随着家庭中需要连接Wi-Fi的智能设备越来越多,网络的拥挤程度也越来越高,往往会出现网络环境中断、应用失败的体验;第三是覆盖范围,对于无线移动Wi-Fi,我们希望无死角的、沉浸式的网络使用体验,享受无差别的网络速度。

 

 

这些需求促使Wi-Fi的全面变革,不仅包括速度和范围的改进,还包括网络智能、分析和功率效率等。也正是在这一背景下,第6代Wi-Fi系列标准802.11ax,即Wi-Fi 6走进了大众视野。可以说,它是第一个专为物联网和持续增长的智能联网设备、面向多用户而优化的Wi-Fi标准。


 
图源:iResearch

 

对比前几代Wi-Fi标准,Wi-Fi 6显著提升了传输效率,降低了用户等待时间,联网用户体验得到提升。其技术升级主要体现在两方面:第一,面向高流量网络的低时延需求,OFDMA(正交频分多址)技术实现了每个时段内多个用户的并行传输,降低排队等待时间,提升传输效率;第二,面向双向多用户的流量管理需求,MU-MIMO(多用户-多输入多输出)技术最多可同时连接8台设备,降低等待时间。 

 

 

随着Wi-Fi 6技术和产品的日益成熟、成本的不断降低,其渗透率在迅速提升。ABI研究认为,到2022年,所有供应商的Wi-Fi 6芯片年出货量将超过10亿颗;思科的调研认为,2022年,56%的新款终端将支持Wi-Fi 6;IDC研究表明,到2024年,Wi-Fi 6将成为主流的Wi-Fi标准。

 

从这些数据,可以感受到业界对于Wi-Fi 6普及速度的乐观预测和积极支持。


Wi-Fi“大户”高通,如何满足当前需求?

 

在Wi-Fi技术演进和产品落地的过程中,高通无疑是积极的推行者和先行者,它在Wi-Fi、蓝牙等领域有30多年的投入,在手机侧、网络侧以及车载连接等方面都在持续推进Wi-Fi新产品。第三方数据显示,高通在全球Wi-Fi市场份额排名首位,高通官方数据显示,自2015年起,已出货超过45亿颗Wi-Fi芯片。那么,在Wi-Fi 6方面,高通有哪些关键技术?又取得了哪些成果?

 

高通产品市场总监胡鹏日前在接受<与非网>等媒体采访时表示,Wi-Fi技术本身有很多层面可以深度挖掘,除此之外,高通还注重更好的用户体验、端到端的支持等。这也意味着,除了符合Wi-Fi 6标准的基本要求之外,还要有“独一份”的创新和能够推动落地的杀手锏。

 

胡鹏介绍,Wi-Fi 6主要通过五大特性更好地满足当前连接需求:首先,MU-MIMO在多用户情况下,实现吞吐量的效能翻两三倍,最终入户带宽可以达到千兆级的上传速度;第二,在Wi-Fi网络越来越密集的情况下,BSS Coloring能在频谱资源有限的情况下,减少邻域干扰,改善网络布局;第三,OFDMA解决多用户场景同时使用带宽、争抢资源的问题,通过将带宽切成小的子频,让每个用户同时工作,让更多的用户有序使用,提升效率;第四,8×8数据流基于8×8 Sounding MU-MIMO,可以在同样的网络条件下提升覆盖和速率;第五,目标唤醒时间,即在多用户情况下不需要频繁唤醒终端,从而解决终端之间的功耗问题。
 

 

在具备这些基础特性的基础上,高通在实时双Wi-Fi 6技术和4K QAM调制编码方面进行了创新。据了解,不支持实时双Wi-Fi技术的终端每次只能单独使用2.4GHz 或5GHz频段,而通过实时双Wi-Fi 6可以实现4路双频并发,在一颗2×2的Wi-Fi 6芯片上实现同时对2.4GHz和5GHz频段的支持,即2×2+2×2同时工作,实现吞吐量叠加、覆盖范围更广、并实现低时延。

 

支持实时双Wi-Fi 技术的移动终端有两种工作模式可选:2x2模式支持在单个频段提供两路数据流,能够提升传输速度和覆盖范围,但每次只能选择一个频段;1x1+1x1双频并发模式,能够在每个频段分别提供一路数据流,从而实现更低时延,但会牺牲传输速度和覆盖范围。
 

 


高通在这项技术方面已经迭代了三代产品,第一代是FastConnect 6200,一个2×2数据流配置变成两个1×1的配置;第二代是FastConnect 6800,实现了2×2+2×2配置,空口速率达到1.8Gbps;第三代FastConnect 6900,空口速率提升至3.6Gbps,几乎是现有移动Wi-Fi解决方案最高值。

 

4K QAM调制编码技术目前是高通“独一份”的创新,在同样带宽、同样的技术条件下,4K QAM能携带更多的编解码信息,比传统的Wi-Fi 6 1024 QAM,吞吐量能提升20%。

 

此外,胡鹏强调,业界现在多注重下行MU-MIMO,但上行的需求越来越多,上行MU-MIMO可以支持三个设备同时上传数据,目前传统的解决方案设备只能分时上传,不能叠加,对比起来吞吐量提升还是非常明显的,未来上行的要求会越来越高,这项技术非常有意义。


小米快速布局Wi-Fi 6路由器

 

好的技术最终要落地才能普及,Wi-Fi 6同样面临着落地挑战。

 

相比前几代Wi-Fi方案,Wi-Fi 6的射频芯片、主控芯片以及天线系统更复杂,成本也更高。约在2019年方案上市时,一个Wi-Fi 6路由器需要上千元。

 

从过去一年多Wi-Fi 6路由器每个季度的线上销量来看,自2020年Q2开始,Wi-Fi 6路由器逐步上量,且增速一路向上,到2021年Q2末,Wi-Fi 6路由器线上销量占比已经达到了30%。

 

 

这其中,有两股重要的生态力量在推动,一个是高通,另一个就是小米。2020年2月,高通和小米在Wi-Fi 6领域宣布合作,2020年3月,Wi-Fi 6路由器市场开始破冰式增长。而回顾一下这个节点的重要事件,正是搭载了高通Wi-Fi 6的小米首款旗舰路由器AX3600和小米首款Wi-Fi 6手机发布的时间。小米又一次彰显了它断崖式的定价能力,一举将Wi-Fi 6路由器拉到百元时代,当时,国内市场的Wi-Fi 6路由器定价基本都在2000元以上,而小米这款路由器只有599元,瞬间引爆市场。

 

小米生态链高级产品经理庄伟告诉与非网,和高通的合作首先带给小米技术上的优势。处理器是路由器产品非常核心的芯片,只有在处理器架构和性能方面的优势,才能充分释放Wi-Fi 6性能。以小米电竞路由器AX9000为例,这款产品搭载高通1210专业联网平台,该平台集成6核处理器,采用14纳米制程,算力可达到20240DMIPS。这一处理器平台同时具有独立的NPU架构,专门用来处理网络流量,很大程度上降低了CPU整体占用率,使得CPU有更多算力用于数据存储、游戏加速、安全管理等,整个系统效率更高、用户的延时等待降低。

 

 

在产品推进方面,小米还推出了Wi-Fi 6增强版的概念。主要包括三个方面:首先是频宽提升至160MHz。之前的产品如Redmi AX6,是一个4×4 80MHz频宽的产品。而小米AX6000在频宽上直接翻倍,速度从4×4 80MHz带宽时的2402Mbps提升到4×4 160MHz的4804Mbps。第二是基于高通最新的4K QAM技术,配合小米11旗舰手机使用时,它的5G速度能够在160Mbps的基础上再提升20%,5G速率最高可达2880Mbps,据称是目前手机5G无线传输可以达到的最高传输速率。第三是双频Wi-Fi并连技术,通过高通端到端双频Wi-Fi技术,AX6000、AX9000和小米11联网时,最高可以达到3.5Gbps连接速度。


全屋互联,三频、Mesh组网是未来方向

 

全屋Wi-Fi是家庭Wi-Fi的演进方向,它主要由多个智慧路由器组网实现,短期内强调稳定且无接入网络盲点,未来则强调家庭连接中心的生态。


 
图源:iResearch

 

这是一块大蛋糕,对于Wi-Fi 6来说,面临着大带宽、高并发、高可靠等应用场景的新机遇,但挑战也是存在的。目前在一些Wi-Fi 6设备和终端的实测中发现,除了速率得到显著提升外,其它新特性的实际效果并不明显。下一步,要让Wi-Fi 6充分发挥其特性,需要上下游更为紧密的合作:芯片厂商需提供基础功能,解决兼容性问题;设备和终端厂商优化自动调整、调度机制;运营商针对不同场景和业务需求配置合理的参数。

 

也就是说,需要更紧密的上下游合作,推进端到端的系统连接和性能提升。在采访中,“端到端”和“Mesh组网”也是高通和小米强调的重点,致力于实现更高的速率、更稳定的连接和高可靠性的网络体验。

 

在小米AIoT智能家居的布局中,路由器产品处于核心地位。对于拥有多个小米设备的米粉来说,他们需要多设备的稳定连接、无缝的联网体验,因此Mesh组网也是小米非常看重的能力。通过Mesh技术可以让小米Wi-Fi 6路由器组成混合网状网络,从而实现全屋覆盖,这可以方便各个型号的小米、Redmi品牌Wi-Fi 6路由器都可以自由组合,实现一键配网和改密同步,免去给小米IoT设备手动配网输入密码的繁琐。庄伟表示,未来会从端到端的体验和探索更快、更强的产品方面,持续深入和高通的合作。

 


 
小米多款搭载高通联网平台、沉浸式家庭联网平台的路由器产品

 

除此之外,Wi-Fi 6向Wi-Fi 6E的演进也是业界关注的重点,届时,Wi-Fi 6将从原有的2.4GHz和5GHz频段扩充到支持6GHz载波频段。好处是频谱资源丰富达1.2GHz,承载7个非叠加的160MHz带宽通道(5GHz频段下只有两个),而且只跑Wi-Fi 6E,没有传统设备的干扰,可以进一步提升吞吐量、降低延迟。

 

高通技术公司产品经理叶思崑表示,三频段Wi-Fi 6技术,可以同时支持2.4GHz、5GHz、6GHz,留出一个频段专门做设备之间的沟通,剩余两个频段做更好的覆盖,相互不冲突。三频段是Wi-Fi 6的未来方向,搭配Wi-Fi Mesh网络,才能真正实现全屋覆盖。


写在最后

 

Wi-Fi在全球广受欢迎,且是产品覆盖率较高的一项无线技术,一直以来,大部分关键技术由Wi-Fi芯片提供商与射频方案解决方案厂商来主导。如今,在全屋覆盖/全场景覆盖这个大目标之下,更需要上下游之间紧密的配合和协作。

 

另外就是Wi-Fi 6和5G的竞合之势,也是业内关注的焦点。业界一度有担心:在如火如荼的5G普及大势之下,Wi-Fi会不会被淘汰?而另一种声音则质疑,全范围多点Wi-Fi覆盖是不是可以取代5G?相比5G需要建设很多基站才能实现网络的更好覆盖,如果用高速Wi-Fi,通过大量路由器密集覆盖,来实现整个城市的互联互通,这样的话会不会使得高速网络生活来的更快、成本更低呢?

 

以Wi-Fi 6和5G目前的推进速度来看,谁取代谁这一担忧至少不存在了。但是,Wi-Fi 6和5G市场在关键的6GHz划分上,仍是一个悬念。目前Wi-Fi 6E标准在国内尚未批准,有业内人士透露,频谱划分未定可能是一个重要原因。

 

不过,从Wi-Fi 6设备目前的落地速度来看,比前几代技术明显加快。高通等头部厂商也已为下一轮竞争做足准备,只待发令枪响起。