新的 Wifi 6 芯片组为无线网络提供升级

已创建：April 19, 2022
已更新：July 1, 2024

Wifi 可能是电信历史上最成功的无线协议，这归功于其在工业、办公室、消费者和电信产品中的广泛应用。越来越难找到没有 Wifi 或 Bluetooth 的“智能”消费电子产品，我们不应该期望这些协议很快就会消失。新的 Wifi 6 协议继续在过去的产品上创新，将 Wifi 能力扩展到更高的数据速率和更多的空间流。此外，随着 Wifi 6 的出现，频段景观也发生了变化，每个频道有 4 种可能的带宽。

一些主要制造商发布的最初的 Wifi 6 产品是来自 MediaTek 等公司的 SoCs，这些产品针对的是 5G 智能手机市场。其他主要的网络和电信制造商如 Broadcom 和 Qualcomm 也发布了有竞争力的产品。如今，其他半导体制造商也在开发自己的 Wifi 6 芯片组系列，针对任何无线产品。

在我们介绍一些新电子产品的 Wifi 6 芯片组选项之前，让我们来看看 IEEE 802.11ax 标准中的技术规格，以及 Wifi 6 与早期 Wifi 世代相比有何变化。

Wifi 6 的变化

最新一代的 Wifi 在频率方面与前几代类似，但主要变化集中在空间流、数据速率和带宽分配上。这里的想法是要满足企业、办公室、家庭和车辆环境中更多网络设备的需求，但又不牺牲吞吐量或过分偏离 5 GHz Wifi 的基本频率范围。

我们如何仅仅通过提高数据速率和可以服务的设备数量来满足新标准的需求，而不增加载波频率（或如 5G 那样增加载波数量）？答案在于调制和扩展频段，这对于提供更高的数据速率和更多的载波至关重要。Wifi 6 芯片组支持 MU-MIMO（多用户，多输入多输出），它为来自多个用户的数据流提供空间复用。换句话说，空间上分离的网络用户可以同时访问一个频道，路由器/接入点使用波束成形技术将数据发送回请求的用户。

请注意，MU-MIMO既用于上行链路也用于下行链路，这意味着只要两个设备都兼容此数据速率，最大数据速率就会在两个方向上应用。这给天线设计师带来了压力，他们需要构建MIMO相控阵天线并选择合适的收发器来支持波束成形。在天线方面，我在另一篇近期文章中已经写过。与相控阵天线的接口需要组件来实现对每个发射器的相位移动，要么通过模拟开关，要么通过数字方式改变发射信号的相位。

Wifi 6E 高达 7 GHz

就在每个人都开始适应Wifi 6的同时，IEEE 802.11ax标准也扩展出了Wifi 6E。截至2020年底，Wifi 6E产品的批准发布仍在等待，需要监管批准将现有Wifi扩展到6 GHz频段。FCC在2020年12月批准了首个商用Wifi 6E设备，Wifi联盟现在为开发者提供了6E认证计划。Wifi 6E在5 GHz Wifi的顶端频率之上额外增加了1200 MHz的频谱，如下图所示。

这种扩展到约7 GHz的频率将使三频带设备成为可能，即，可以同时服务于3个可能频段的产品。目前，只有少数芯片组将支持三频带产品，我将在下面介绍。

2.4/5 GHz Wifi 与 Wifi 6/6E

在下表中，我总结了2.4/5 GHz Wifi和Wifi 6的一些重要性能规格。请注意，我没有列出Wifi 6E，因为规格基本相同，协议只是操作在如上图所示的更高频率。从这个表格中，我们可以清楚地看到，Wifi 6对设计师来说更具吸引力的许多方面。这些包括每个频道中更宽的频率范围，使用1024-QAM而不是64-或256-QAM，以及更多的空间流来服务更多的用户。

从上表中，我们应该能够看到，系统只能得益于1024-QAM与802.11ac标准下的Wifi 5相比达到最大数据速率。然而，Wifi 6的好处在于，更高的数据速率和空间复用延伸到了2.4 GHz，相比其他2.4 GHz Wifi有了很大的改进。

向后兼容

每当一项经典技术的新一代推出时，大家都会担心与旧一代产品的向后兼容性问题。Wifi 6也不例外。然而，标准允许Wifi 6/6E与802.11a/b/g/n/ac之间的向后兼容。显然，仅仅因为接入点升级到Wifi 6产品，并不意味着终端设备就能体验到数据速率的提升，客户端设备在这种情况下也需要兼容Wifi 6。

目前，市场上有许多Wifi 6网络产品，如交换机和路由器，但我们仍在等待Wifi 6E产品的推出。一些较新的智能手机也得益于像MediaTek和Broadcom这样的公司的较新SoCs而启用了Wifi 6。

今天的Wifi 6芯片组

在下一节中，我们将看一些可用的Wifi 6和Wifi 6E芯片组组件。只有少数制造商进入这一领域并开发了支持Wifi 6的产品组合，但我们可以预期随着时间的推移，更多的组件制造商将支持Wifi 6/6E生态系统。可用的组件针对一系列应用和行业，它们可以提供双频或三频空间复用，以高数据速率。

ON Semiconductor QCS-AX-Dx

ON Semiconductor的QCS-AX系列针对一系列商业和消费者Wifi 6应用。QCS-AX-Dx产品线是一组集成基带+收发器产品，支持不同级别的空间复用和不同频率。这些基带+收发器组件提供2.4 GHz或5 GHz下的4x4 + 8x8、5x5 + 2x2、以及5x5 + 4x4空间流。也提供双频组件。这些组件的目标终端产品包括无线接入点、网状中继器和Wifi扩展器。

NXP Semiconductors 88W9064和88W9068

这两个接入点控制器SoCs是Wifi 6系统的双频4x4（88W9064）和8x8（88W9068）无线接入解决方案。88W9068旨在用于具有大量流量队列的设备，并包括设备管理功能以确保高数据吞吐量。该组件支持其他Wifi 6设备高达4.8 Gbps的数据速率，并通过PCIe Gen3连接到外部主控制器。

88W9064 控制器 SoC提供了较低的数据速率2.4 Gbps，并且只支持4x4空间复用。然而，这个组件集成了蓝牙5技术，适用于智能家居、零售和办公网络产品的接入点。由于这个组件仅是一个控制器，它不会用于移动设备的网络中，而是会使用专用的MCU SoC。一个针对汽车领域的类似产品是88Q9098，它为终端用户提供2x2 Wi-Fi 6 + 蓝牙5.1。

高通网络专业套件

高通的网络专业套件针对办公楼和大型校园的企业局域网设备。这些组件支持Wifi 6/6E频率，具有高空间流数量和小封装。与本列表中的其他组件相比，这些SoC高度集成了一套芯片上功能，优化了上行/下行调度、安全性和高用户数量。例如，Networking Pro 1610组件支持单个接入点上达2000用户的持续吞吐量。它还通过PCIe 3.0、PCIe 2.0、PTA Coex、I2S、I2C、以太网、SD/eMMC、SDIO、SPI、UART和USB 3.0以2.2 GHz的速率与外部外设接口。

尽管网络专业套件主要针对网络产品，高通还在这一产品线中提供了面向移动和汽车中心的产品。例如，QCA6696组件支持Wifi 6和蓝牙5.2，用于车内和车际网络，具有2x2+2x2 MIMO。FastConnect 6xxx套件支持移动设备，集成SoC支持Wifi 6/6E和蓝牙5.2，每个通道的数据传输速率达到多吉比特。

使用Wifi 6/6E加速无线网络

如今，Wifi 6芯片组正在进入网络空间，智能手机、家电、智能物联网产品和其他设备采用同一标准只是时间问题。Wifi 6E芯片组仍然是新事物，采用这些芯片组的产品还需要一段时间。然而，创新公司可以使用上述组件集快速进入市场推出新产品。最终，我们将看到与其他高速/高频协议一样，收发器/PHY集成到处理器中。

除了上述的Wifi 6/6E芯片组，更高级的无线产品将需要一系列其他组件。上述显示的组件是支持Wifi 6/6E网络功能所需的主要组件；其他一些基本的无线网络系统组件包括：

一旦您选择了Wifi 6芯片组，并且需要选择其他支持组件时，您可以使用Octopart中的高级搜索和过滤功能来找到您需要的组件。Octopart的电子元件搜索引擎功能可以帮助您通过制造商、技术规格和许多其他过滤器来选择Wifi 6/6E组件，以满足您的需求。您还可以访问分销商定价数据、零件库存、零件规格和CAD数据，所有这些都在用户友好的界面中免费提供。查看我们的连接器页面以找到您需要的组件。

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