|Kann 5g Wi-Fi 6 ersetzen?
Am Abend des 9. Juni 2021 fand in der Wissenschaftsstadt Zhangjiang der sechste Industriesalon „Chip, den jeder sagt / Ich sage IC“ statt, der von Zhangjiang High Tech und Simu Research organisiert wurde. Während des Salons hielt Zhang Pengfei, Vorsitzender und CEO von Broadcom Integration, eine wunderbare Rede zum Thema „Wiederaufbau des Internets der Dinge # Diskussion über Wi-Fi # 6“. Der Salon hat die Teilnahme des mittleren und oberen Managements bekannter Unternehmen wie Huawei, Huahong Hongli, Ziguang Zhanrui, Pingtouge, Intel usw. angezogen.
Während der Kommunikation vor Ort führte Zhang Pengfei eine hitzige Diskussion mit dem Publikum vor Ort über Branchen-Hotspots, industrielle Chancen, Unternehmensstrategien und andere Themen.
Zhang Pengfei, Vorsitzender und CEO von Broadcom Integration
Herr Zhang Pengfei ist Vorsitzender und CEO von Broadcom Integration und verfügt über mehr als 20 Jahre Erfahrung in der Halbleiterindustrie. Herr Zhang Pengfei studierte an der Fakultät für Elektrotechnik der Tsinghua-Universität. 1994 ging er in die Vereinigten Staaten, um an der UCLA als Postdoktorand zu forschen. Er war einst Mitbegründer des integrierten Schaltkreisdesignunternehmens resonext communications mit seinen Partnern in den USA und wurde erfolgreich von RF Micro Devices, einem börsennotierten Unternehmen in den USA, übernommen. Im Jahr 2005, nachdem Zhang Pengfei nach Hause zurückgekehrt war, gründete er die Broadcom-Integration im Shanghai Zhangjiang High Tech Park und konzentrierte sich auf die Forschung und Entwicklung sowie den Verkauf von integrierten Schaltkreischips für die drahtlose Kommunikation und stellte drahtlose HF- und Mikroprozessor-SOC-Chips mit geringem Stromverbrauch und hoher Leistung bereit Kunden im In- und Ausland, darunter viele weltbekannte Marken, und bietet Komplettlösungen für den intelligenten Transport und das Internet der Dinge. Im April 2019 wurde die Broadcom-Integration in die A-Aktienliste aufgenommen.
Das Folgende ist der Inhalt der wunderbaren Rede von Herrn Zhang Pengfei, zusammengestellt von Xinmou Research.
Zhang Pengfei:
Jeder kennt WLAN. Mindestens ein Gerät an jeder Hand nutzt WLAN. In den letzten zwei Jahren wurden mit der Einführung der Wi-Fi #6-Technologie viele Terminalprodukte auf Wi-Fi #6 aufgerüstet, und Wi-Fi #6 hat auch die Aufmerksamkeit der Medien und Nachrichten auf sich gezogen. Heute möchte ich über Wi-Fi 6 und seine neuen Technologie-Upgrades, neue Anwendungsszenarien und neue Investitionsmöglichkeiten sprechen.
Ich werde es in folgenden Punkten erweitern:1. Ursprung der Wi-Fi-Technologie; 2. Fünf Anwendungsengpässe von Wi-Fi Nr. 5; 3. Wi-Fi Nr. 6 neun große Technologie-Upgrades; 4. Vergleichen Sie Wi-Fi Nr. 6 und 5g; 5. Designherausforderung des Wi-Fi-Chips Nr. 6; 6. Der Aufstieg der Wi-Fi-Industrie; 7. Prognose der Größe des Wi-Fi-Marktes; 8. Integrierte Wi-Fi-Produkte von Broadcom.
Ursprung der Wi-Fi-Technologie
Die elektronische Informationsindustrie hat sich über mehr als 50 Jahre hinweg weiterentwickelt und viele Produkte geschaffen, die die Welt verändert haben. Computer und Mobiltelefone sind die beiden repräsentativsten Produkte. Die wichtige unterstützende Technologie dahinter ist die Übertragung und Verbindung.
Wir verwenden täglich mehr als ein drahtloses Übertragungsprotokoll, und jedes Mobiltelefon enthält mindestens drei Protokolle: Mobilfunknetz, Wi-Fi und Bluetooth. Es gibt drei wichtige Dimensionen zur Messung der drahtlosen Übertragungstechnologie: Entfernung, Bandbreite und Akkulaufzeit. Aus technischer Sicht gibt es keine Möglichkeit, das Extrem dieser drei Dimensionen zu erreichen, selbst wenn die Kosten sehr hoch wären. Aus diesem Grund gibt es in Mobiltelefonen drei drahtlose Übertragungsprotokolle. Das Mobilfunknetz wählt die optimierte Entfernung, Wi-Fi wählt die optimierte Bandbreite und Bluetooth wählt einen niedrigen Stromverbrauch.
Seit 1999 verfügt WLAN über den drahtlosen Kommunikationsprotokollstandard Wi-Fi. Und nach einer langen Entwicklungszeit, vor Wi-Fi Nr. 6, erlebte es fünf Generationen technologischer Entwicklung. Das Hauptthema besteht darin, die Menge der pro Zeiteinheit übertragenen Daten zu verbessern. Beispielsweise kann die dritte Generation der Wi-Fi-Protokolle 802.11a und 802.11g E-Mails übertragen; Mit dem Wi-Fi-Protokoll der vierten Generation kann das Gerät frei im Internet surfen, und mit dem Wi-Fi-Protokoll der fünften Generation (802.11ac) kann das Gerät Videos reibungslos abspielen. Mit der Modernisierung der Technologie nutzen immer mehr Benutzer Wi-Fi, und Wi-Fi hat begonnen, sich in Industrie und Handel durchzusetzen. Auch bei den Nutzern kam es zu Engpässen.
Fünf Anwendungsengpässe von Wi-Fi Nr. 5
Beginnen wir mit einem typischen Wi-Fi-Anwendungsszenario. In einer Büroumgebung gibt es einen AP, der ein Router, ein Hotspot oder ein Gateway sein kann. Viele Geräte im Büro sind über AP mit dem externen Internet verbunden. Ein AP und alle damit verbundenen Geräte bilden ein BSS. Die mit dem AP verbundenen Geräte werden Sta genannt. In einem BSS gibt es einen AP. Wenn alle STAS zu einem bestimmten Zeitpunkt auf den AP zugreifen, müssen sie sich das drahtlose Übertragungsmedium über wettbewerbsfähige Mittel sichern, um eine Verbindung zum Internet herzustellen. Zwei benachbarte BSSS werden OBSS genannt.
Nachdem wir diese verstanden haben, können wir herausfinden, welche technischen Engpässe in der Wi-Fi-Technologie vor der Einführung von Wi-Fi6 bestehen.
(1) Die Koexistenz mehrerer Geräte führt zu erheblichen Überlastungen
Mit der breiten Anwendung von Wi-Fi sind immer mehr STAS mit einem AP in einem BSS verbunden, und die Wahrscheinlichkeit, dass jeder Sta auf den AP zugreift, wird verringert. Tatsächlich ist in einem BSS die Sättigung erreicht, wenn die Kanalauslastung 75 % erreicht. Fügen Sie eine weitere Stufe hinzu und es entsteht ein ernstzunehmender Karton. OBSS stört sich auch gegenseitig.
(2) Der Anteil der Kurzbilddaten ist zu hoch
Wenn der AP Sta-Daten überträgt, muss er die Daten verpacken und senden. Dieser Prozess wird einen Teil des Verwaltungs- und Kontrollaufwands verursachen, um effektive und sichere Datenverbindungen herzustellen. Nur je effektiver die Daten sind, desto höher ist die Auslastung der übertragenen Medien. Normalerweise verwenden wir WLAN zum Versenden von Kurznachrichten, was keine besonders effektive Datenübertragung darstellt. Nur wenn 4K- und 8K-Nachrichten gesendet werden, kann eine große Menge gültiger Daten vorliegen. In diesem Fall ist die Nutzung drahtloser Medien beim Gruppierungsprozess sehr, sehr gering.
(3) Erheblicher Mangel an Frequenzressourcen
Wir verwenden 2.4 GHz, was am häufigsten ist. Selbst bei einer Mindestbandbreite von 20 MHz stehen nur drei Kanäle zur Verfügung. Bei Verwendung einer 40-MHz-Bandbreite kann im 2.4-GHz-Band nur ein Kanal ausgewählt werden. Hinsichtlich der Frequenzressourcen ist 2.4 GHz sehr schwierig zu nutzen. Wenn beispielsweise für das 802.11ap-Protokoll eine Bandbreite von 160 MHz verwendet wird, können selbst im 5-GHz-Band nur zwei Kanäle verwendet werden. In vielen Fällen wird die Überlastung durch unzureichende Kanäle verursacht.
(4) Geringer Stromverbrauch
Es gibt immer mehr Nutzer des Internets der Dinge. Ein sehr wichtiger Reiz der Anwendung des Internets der Dinge ist die Reduzierung des Stromverbrauchs. In der Wi-Fi-Branche reicht es immer noch nicht aus, auf einen geringen Stromverbrauch zu achten. Heutige elektronische Geräte können die Batterien einmal im Jahr wechseln. Es ist sehr gut gelungen. Wenn das Zeitalter des Internets der Dinge kommt, müssen Sie, vorausgesetzt, es gibt 100 solcher Geräte zu Hause, jede Woche zwei Batterien wechseln, was für Benutzer sehr stressig ist. Daher ist die Verzögerung der Batterielebensdauer eine sehr wichtige Herausforderung.
(5) Ferngespräche im Freien
Wi-Fi ist ein Übertragungsprotokoll für den Innenbereich. Warum machen wir das draußen? Mit dem Aufkommen des Internets der Dinge steigt nun die Nachfrage nach Außenszenen. Beispielsweise benötigen wir für die Sicherheitsüberwachung sowie für Freizeit- und Unterhaltungseinrichtungen zuverlässigere Übertragungsprotokolle im Freien.
Dies sind die Schwierigkeiten und Herausforderungen bei der Effizienz von Wi-Fi-Anwendungsszenarien aufgrund der rasanten Entwicklung der Branche vor der Einführung von Wi-Fi6. Dies ist auch der industrielle technische Hintergrund für die Einführung von Wi Fi 6 durch IEEE aus der Perspektive der Formulierung von drahtlosen Standards.
Neun Technologie-Upgrades von Wi-Fi #6
Was macht Wi-Fi} 6? Zusammenfassend gibt es neun große Technologie-Upgrades für Wi-Fi Nr. 6.
(1) Modulationstechnologie höherer Ordnung 1024qam.
Wi-Fi Nr. 6 verwendet die 1024qam-Modulationstechnologie höherer Ordnung und die maximale Datenübertragungsrate ist im Vergleich zu Wi-Fi Nr. 25 um 5 % erhöht.
Wi-Fi Nr. 5 verwendet die 256qam-Modulationstechnologie und die Einzelsymbol-Datendichte beträgt 8. Wi-Fi Nr. 6 verwendet die 1024qam-Vektormodulation und die Einzelsymbol-Datendichte erreicht 10.
(2) 4-fache Steigerung der Subträgerdaten
Wi-Fi nutzt die Multi-Carrier-Technologie. Die Anzahl der Wi-Fi Nr. 5-Unterträger beträgt 256, die Anzahl der Wi-Fi Nr. 6-Unterträger wird um das Vierfache erhöht und die Anzahl der Unterträger erreicht 4. Die Erhöhung der Unterträger hat zwei Vorteile: Zum einen wird die Spektrumsnutzung verbessert Zum anderen soll die Ausnutzung der Übertragungszeit verbessert werden.
Unterträgerpakete bilden Ru-Gruppen unterschiedlicher Größe und werden jeder Station in Ru-Einheiten zugewiesen. Mithilfe der OFDMA-Technologie können unterschiedliche Informationsdaten in dasselbe Paket gepackt werden, um Spektrumverschwendung durch kurze Pakete zu vermeiden, den Wettbewerb zwischen STAS zu verringern und die Verzögerung zu verringern.
Der Wi-Fi-Standard Nr. 5 unterstützt bereits die Downlink-Mehrbenutzer-Parallelität. Wi-Fi Nr. 6 fügt Uplink-Mehrbenutzer-Parallelität hinzu. Dazu gehören viele Anforderungen: Kanalmatrixmessung, Taktmanagement, Leistungssteuerung. Sowohl die MU-MIMO-Technologie als auch die OFDMA-Technologie lösen das Problem der Mehrgeräteübertragung. Die OFDMA-Technologie wird durch Frequenzmultiplexing gelöst, und die MU-MIMO-Technologie wird durch räumliches Multiplexing gelöst.
Die BSS-Farbtechnologie basiert auf dem 802.11ah-Protokoll. Beispielsweise ist die Datenübertragung wie das Essen im Flur. Jede Tabelle ist ein BSS. Bei Wi-Fi ＾ 5 können Sie nicht sprechen, solange eine Person im Saal spricht, aber bei Wi-Fi ＾ 6 können Sie sprechen, solange die Person an Ihrem Tisch nicht spricht. Mit dieser Referenzmethode können 64 verschiedene BSS nebeneinander existieren.
Der effektivste Weg, den Stromverbrauch zu senken, besteht darin, das nicht funktionierende Gerät in den Ruhezustand zu versetzen. Da Wi-Fi Nr. 6 Internet-of-Things-Anwendungen bedient, ist es so eingestellt, dass STA sicher schlafen kann, es ist jedoch nicht verbunden. Der AP und die Mitarbeiter verhandeln den Weckzyklus, tauschen regelmäßig Informationen aus, helfen bei der Verlängerung des AP-Broadcast-Zyklus und verbessern die Kontrollfähigkeit des AP. Mit anderen Worten: Wi-Fi Nr. 6 reduziert die Anzahl konkurrierender Geräte und den Stromverbrauch, indem es die Fähigkeit verbessert, Geräte zu verwalten und zu steuern.
(7) Unterstützt 2.4-GHz- und 6-GHz-Frequenzbänder
Um das Problem schlechter Spektrumsressourcen zu lösen, unterstützt Wi Fi Nr. 6 2.4-GHz- und 6-GHz-Bänder. Das 2.4-GHz-Band wurde aufgrund seines geringen Übertragungsverlusts und der zuverlässigen Verbindung hinzugefügt. Das 6G-Band ist das exklusive Band von Wi-Fi Nr. 6, das die Spektrumressourcen um das Dreifache erhöht (einschließlich 3/59/29/14 Kanäle). Es gibt keine historische Version anderer Geräte im 7G-Band, sodass keine Kompatibilität erforderlich ist und die Systemeffizienz weiter verbessert wird.
Wi-Fi #6 maßgeschneiderte 20-MHz-Exklusivprodukte für die besonderen Anforderungen von Internet-of-Things-Anwendungen für geringen Stromverbrauch, niedrige Kosten und niedrige Rate. Das IOT # Wi-Fi # 6-Terminal muss nur eine Bandbreite von 20 MHz unterstützen. Das System ist einfach und eignet sich für Beleuchtung, Mitnahme, Fernbedienung, Tragen, Gesundheitswesen, Medizin und andere Anwendungsszenarien.
(9) WPA 3-Sicherheitsklasse
Die Verschlüsselungssicherheitsstufe von Wi-Fi Nr. 6 wurde von WPA 2 auf WPA 3 erhöht, und das verschlüsselte Wort ist 192B, was dem „Wörterbuch“-Angriff widerstehen kann. Um die Sicherheit vor Datenknacken zu schützen, ist das Sicherheitsniveau in Unternehmens-, Familien- und Unternehmensszenarien höher als im Mobilfunknetz.
Vergleichen Sie Wi-Fi6 und 5G
Jedes Mal, wenn das Mobilfunknetz aufgerüstet wird, kommt jemand und sagt, dass WLAN nicht nötig sei. Diese Aussage ist bei 4G-LTE sehr beliebt. Wird das Mobilfunknetz nun, nachdem es sich auf 5G ausgeweitet hat, WLAN ersetzen? Das glaube ich nicht. Werfen wir einen Blick auf den technischen Vergleich zwischen Wi-Fi #6 und 5g.
Im Vergleich zu 5g bietet Wi-Fi Nr. 6 eine bessere Kapazität und Verzögerung; Die Deckungskosten pro Flächeneinheit liegen ebenfalls unter 5 g; 5g-Netzwerkschichtung erleichtert den Zugriff auf WLAN; Durch ein Sicherheitsupgrade wird die Datenverwaltung und -kontrolle einfacher und die Datensicherheit wird zuverlässiger. Die aufwärtskompatible Ausstattung ermöglicht die schrittweise Durchführung des Netzwerk-Upgrades; Das weltweit einheitliche Frequenzband und Protokoll machen Wi-Fi Nr. 6 einfacher bekannt zu machen als 5g; Das neue 6-GHz-Frequenzband steigert die Wettbewerbsfähigkeit von 5G-Nanowellen; Die Gewohnheit der Nutzer, WLAN zu nutzen, kann weiterhin das Zusammenleben fördern; Innenstatik und Außendynamik ergänzen sich und treiben sich gegenseitig an. Daher werden 5g und Wi-Fi weiterhin nebeneinander existieren.
Designherausforderungen des Wi-Fi-6-Chips
Viele Technologie-Upgrades von Wi-Fi #6 stellen hohe Anforderungen und große Herausforderungen an das Chipdesign. Es umfasst hauptsächlich mehrere Elemente: Empfänger, Sender, Basisbandschaltung und Taktsynchronisation. Im Bereich der Basisbandschaltungen hat die Industrie begonnen, 12 nm und 14 nm bei höheren Prozessen zu verwenden. Die Steuerung der Taktübertragungsleistung war in früheren Wi-Fi-Systemen nicht verfügbar, und das Design dieser Uhren ist sehr schwierig.
Mittlerweile haben viele Unternehmen Wi-Fi #6-Chips entwickelt, die meisten davon sind amerikanische Unternehmen.Antenne war 6 das erste Unternehmen, das Wi-Fi #2016-Chips herstellte. Jetzt wurde das Unternehmen von Ansenmey übernommen. Es ist erwähnenswert, dass der Wi-Fi #6-Standard 2019 formuliert wurde und der Branche erst 2020 vorgestellt wird. Warum kam ihr Chip früher als der Standard heraus? Der wichtigste Grund ist, dass diese Unternehmen an der Formulierung von Standards beteiligt sind, sodass Standards für unsere industrielle Entwicklung sehr wichtig sind. Wir hängen zu sehr an der Standardbindung fest.
Der Aufstieg der Wi-Fi-Industrie
Die Entwicklung der Wi-Fi-Branche ist nicht einfach. Heute hat die Wi-Fi-Branche mit 3300 Milliarden Wi-Fi-Chips einen Wert von 37.5 Milliarden US-Dollar erreicht. Im Durchschnitt verfügt jede Person über zwei Geräte mit Wi-Fi-Technologie.
Im Anwendungsmarkt umfasst der Router- und Gateway-Markt mittlerweile fast 500 Millionen Einheiten und verzeichnet weiterhin ein starkes Wachstum. Zu den Produkten mit einer jährlichen Auslieferung von mehr als 200 Millionen gehören Fernseher, intelligente Lautsprecher, Haushaltsgeräte, Beleuchtung und Überwachungskameras. Zu den Produkten mit jährlichen Auslieferungen von mehr als 100 Millionen gehören Uhren und intelligente Schalter. Seit 2017 ist der Markt für Wi-Fi-Chips um 1 Milliarde Stück pro Jahr gewachsen.
Größenprognose des Wi-Fi-Marktes
Betrachtet man allein den Wi-Fi #6-Markt, ist der Wachstumstrend des Marktes offensichtlich. Erstens hat die rasante Entwicklung von 5g die schnelle Umstellung von Wi-Fi #-Geräten auf Wi-Fi # 6 vorangetrieben. Zweitens ist die nationale Politik der „doppelten Gigabit-Beschleunigung“ gut für den Wi-Fi # 6-Markt. Drittens erfordert die rasante Zunahme der Dichte von Internet-of-Things-Geräten Wi-Fi Nr. 6, um das Benutzererlebnis zu verbessern. Schließlich wird geschätzt, dass im Jahr 6 mehr als die Hälfte der Wi-Fi-Geräte Wi-Fi Nr. 2025 einführen werden.
Wi-Fi Nr. 6 ist eine besondere Chance für Chinas Halbleiterindustrie. Rückblickend auf die Geschichte ist jedes Mal, wenn ein Knotenpunkt der technologischen Modernisierung ein guter Zeitpunkt ist, in die Branche einzusteigen. Das Aufkommen neuer Anwendungen ist auch ein guter Zeitpunkt für Innovationen. Aiot und Industrie 4.0 haben neue Anwendungsmärkte eröffnet. Für China verfügen wir über eine komplette Industriekette. Gleichzeitig fördert die nationale Politik energisch die Sicherheit der Industriekette. Es gibt viele relevante Vorteile in Bezug auf Investitionen und Richtlinien, was eine gute Chance für die Entwicklung der Halbleiterindustrie darstellt.
Broadcom integrierte Wi-Fi-Produkte
Abschließend stellen wir die Broadcom-Integration unseres Unternehmens vor.
Broadcom Integration wurde 2005 gegründet und konzentriert sich auf die drahtlose Übertragungsbranche. Es ist seit 2019 an der A-Aktien-Hauptbörse notiert. Die Produktakkumulation von Broadcom Integration erfolgt hauptsächlich in zwei Richtungen: Erstens die intelligenten Lösungen für das ganze Haus, hauptsächlich Bluetooth Chips und Wi-Fi-Chips für das Internet der Dinge; Zweitens sind Chips der intelligenten Hochgeschwindigkeitsserie der Hauptlieferant für internationale Sets usw. sowie für eine vollständige Palette von Chipprodukten mit Fahrzeugspezifikation.
In Bezug auf Produkte verfügt die Broadcom-Integration derzeit über zwei Hauptprodukte: Wi-Fi / BT / FM-Multimode-Dual-Core-Smart-Audioprozessor-Chip bk7271, der über umfangreiche Audio- und Videoverarbeitungsressourcen verfügt, einschließlich Mikrofonarray, aktiver Rauschunterdrückung und Schlüsselwort künstliche Intelligenz Weck- und andere charakteristische Technologien; Wi-Fi # 6 # Internet der Dinge MCU-Chip bk7236 unterstützt das Wi-Fi # 6-Protokoll, ist für die meisten Internet-of-Things-Anwendungen geeignet und wurde von der Wi-Fi # 6-Allianz zertifiziert.
Der Industriesalon „Chip, jeder sagt, ich sage IC“ ist eine standardisierte und innovative Plattform für den Austausch von Konzepten, die gemeinsam von Zhangjiang High Tech und simu Research entwickelt wurde. In Zukunft wird sich die Plattform auf die aktuellen Themen der industriellen Entwicklung konzentrieren, regelmäßige Salons veranstalten und danach streben, die einflussreichste Plattform für Weisheit, Innovation und Austausch in der IC-Branche aufzubauen.
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