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WiFi技術(shù)更迭20年瀏覽數：0
WiFi網(wǎng)絡(luò )被廣泛認為是與水和電同等重要的基礎設施。從2000年第一代WiFi產(chǎn)品面世，到現在，已經(jīng)21年，回顧WiFi發(fā)展的20多年，它的發(fā)展歷程如何？Wi-Fi的好處和商業(yè)價(jià)值已為企業(yè)所熟知，這幾年，WiFi芯片這個(gè)市場(chǎng)迎來(lái)了最多玩家參與的時(shí)間節點(diǎn)，路由器廠(chǎng)商、物聯(lián)網(wǎng)芯片廠(chǎng)商、射頻前端模組企業(yè)等新老企業(yè)紛紛扎進(jìn)這個(gè)市場(chǎng)，而在這里面，國內企業(yè)尤其多。
 

WiFi技術(shù)更迭20年

 

首先，什么是 WiFi？在基本層面上，WiFi是一種使用無(wú)線(xiàn)發(fā)射器和無(wú)線(xiàn)電信號將寬帶互聯(lián)網(wǎng)連接到設備的方式。一旦發(fā)射器接收到來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)的數據，它就會(huì )將數據轉換為無(wú)線(xiàn)電信號，該信號可由支持WiFi的設備接收和讀取。然后在發(fā)射器和設備之間交換信息。
 
華為發(fā)布的WiFi白皮書(shū)中指出，歷代WiFi的發(fā)展歷程，其實(shí)就是一個(gè)追求高帶寬的過(guò)程。Wi-Fi技術(shù)的演進(jìn)每4 ~ 5年進(jìn)行一次，每次改進(jìn)的主要目的是增加帶寬。

圖源：華為WiFi白皮書(shū)
 
1997年，IEEE制定出了第一個(gè)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)通信標準802.11，允許設備之間以每秒2Mbps的速度無(wú)線(xiàn)傳輸數據。1999年IEEE又發(fā)布了802.11b標準，傳輸速率為11Mbps，工作在2.4GHz頻段，是原始標準的5倍。同年IEEE又發(fā)布了802.11a標準，不過(guò)是工作在5GHz頻段，數據傳輸率達到了54Mbps。
 
第一代的Wi-Fi產(chǎn)品802.11于 2000年上市，具有11Mbps的最大數據速率，并在2.4GHz頻段操作，這與當時(shí)大多數計算機通過(guò)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )連接的速度相當。WiFi使用電磁波在兩個(gè)主頻上傳輸數據：2.4Ghz (802.11b)和5Ghz (802.11a)。多年來(lái)，2.4Ghz一直是WiFi用戶(hù)的熱門(mén)選擇，因為它可以與大多數主流設備兼容，而且比5Ghz更便宜。
 
2003年，早期WiFi版本的更快的速度和距離覆蓋結合在一起，形成了802.11g標準，數據傳輸速度為54Mbps。路由器也變得越來(lái)越好，比以前功率更高，覆蓋范圍更廣。WiFi開(kāi)始迎頭趕上，與最快的有線(xiàn)連接的速度競爭。
 
2009年出現了802.11n的版本，也有一種新的命名方式，被稱(chēng)為WiFi 4，這一標準對WiFi進(jìn)行了很大的變革，引入了“多輸入多輸出”數據 (MIMO)，它使用多個(gè)天線(xiàn)來(lái)增強發(fā)射器和接收器的通信，它的最大連接速率為 600 Mbit/s，它比其前身更快、更可靠。
 
802.11n也是第一個(gè)同時(shí)工作在2.4GHz和5GHz頻段的WiFi技術(shù)。這主要是因為越來(lái)越多的設備都使用2.4GHz，導致它變得擁擠和變慢。為了解決這個(gè)問(wèn)題，雙頻路由器應運而生。這些路由器包含兩種類(lèi)型的無(wú)線(xiàn)電，可以同時(shí)支持 2.4 GHz 和 5GHz 鏈路上的連接。默認情況下，雙頻路由器范圍內的設備會(huì )自動(dòng)連接到更快、更高效的5GHz頻率。但是，如果設備距離較遠或在墻后，則可以使用2.4Ghz作為備份。
 
2014年發(fā)布了802.11ac，也稱(chēng)為WiFi 5，速度高達3.5 Gbps，但是其只支持5GHz，削弱了2.4Ghz下的用戶(hù)體驗。
 
2020年WiFi 6的發(fā)布為更快的連接和技術(shù)之間的鏈接帶來(lái)了巨大的希望，速度高達9.6 Gbps，比Wi-Fi 5的3.5 Gbps提高了近300%。Wi-Fi 6不但有Wi-Fi 5的所有先進(jìn) MIMO 特性，并新增了許多針對高密部署場(chǎng)景的新特性，例如OFDMA頻分復用技術(shù)、DLIULMU-MIMO 技術(shù)、更高階的調制技術(shù) (1024-QAM)、空分復用技術(shù)(SR） & BSS Coloring 著(zhù)色機制、擴展覆蓋范圍 (ER)。
 
2020年，WiFi聯(lián)盟又宣布了WiFi 6的擴展版WiFi 6E，工作頻段除了原本的2.4GHz 、5GHz外，增加了6GHz頻段。這使WiFi 6E能夠有更多連續頻譜，更寬的頻道，以及更少的干擾。WiFi 6E的誕生主要是因為，2020年4月23日，美國聯(lián)邦通信委員會(huì )投票通過(guò)，將6GHz的1200 MHz免授權頻段分配給WiFi 6。
 
雖然WiFi 6主要是為了改善高密度場(chǎng)景下的用戶(hù)體驗，但是面臨著(zhù)在線(xiàn)游戲、遠程辦公、AR/VR，以及8K視頻等高需求下，WiFi 6也難以勝任。于是WiFi 7正在呼之欲出，Wi-Fi 7 有望成為連接方面的又一次巨大飛躍。
 
來(lái)到今年，其實(shí)WiFi 7已經(jīng)小荷露尖角了。聯(lián)發(fā)科在其最近的技術(shù)峰會(huì )上指出，WiFi 7將比Wi-Fi 6E快2.4倍，帶來(lái)更快的速度、更低的延遲和更好的抗干擾能力。預計WiFi 7標準將在 2022 年第二季度發(fā)布。華為關(guān)于WiFi 7的百科介紹中也指出：“WiFi 7也稱(chēng)為IEEE 802.11be，其擁有超高吞吐量（EHT）。WiFi 7基于WiFi 6，引入了320MHz帶寬、4096正交調幅（QAM）、多資源單元（RU）、多鏈路操作（MLO）、增強的多用戶(hù)多輸入多輸出(MU-MIMO)、多接入點(diǎn)(AP)協(xié)調等技術(shù)。利用這些尖端技術(shù)，WiFi 7比WiFi 6具有更高的數據傳輸速率和更低的延遲。WiFi 7預計將支持高達30Gbps的吞吐量，約為WiFi 6的3倍?！盬iFi 7（802.11be）還成立了專(zhuān)門(mén)的小組，IEEE 802.11be任務(wù)組（TGbe）于2019年5月正式成立，致力于802.11be（Wi-Fi 7）的開(kāi)發(fā)。
 
WiFi 6和WiFi 7的比較（圖源：華為官網(wǎng)）
 
WiFi 6 依舊火熱，WiFi 7成下一個(gè)必爭之地

 

WiFi芯片最初的研發(fā)主要集中在路由芯片上，但是這幾年物聯(lián)網(wǎng)的出現，數量驚人的消費電子產(chǎn)品和計算設備之間的互聯(lián)并交互信息，孕育出了強大的物聯(lián)網(wǎng)WiFi芯片需求。再者，自WiFi 5標準之后，WiFi射頻前端芯片逐漸外置出來(lái)，因此也成為射頻前端市場(chǎng)重要的增量。所以，大體看下來(lái)，WiFi芯片主要就分為這三大類(lèi)。
 
對WiFi技術(shù)的最新代的追捧一直是業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)。目前在WiFi 6/6E主芯片市場(chǎng)，主要是博通、高通和聯(lián)發(fā)科打頭陣。但高通和聯(lián)發(fā)科憑借其在手機上的技術(shù)實(shí)力，這幾年攻勢迅猛。再加上國內一眾企業(yè)的涌入，WiFi芯片市場(chǎng)這個(gè)賽道越發(fā)熱鬧起來(lái)。
 
博通是WiFi芯片市場(chǎng)的主導者，擁有多項Wi-Fi 6E世界第一，博通一直在高端WiFi芯片領(lǐng)域保持差異化優(yōu)勢。今年早些時(shí)候為三星提供發(fā)布的全球首款 Wi-Fi 6E 智能手機提供芯片。博通還為蘋(píng)果提供WiFi芯片，不過(guò)近日，蘋(píng)果也在招聘無(wú)線(xiàn)芯片工程師，涉及射頻、藍牙和Wi-Fi芯片，此舉或將對博通產(chǎn)生一定壓力，博通和蘋(píng)果在2020年初達成的150億美元無(wú)線(xiàn)組件供應協(xié)議，將在2023年到期。
 
我們都知道，高通在手機芯片領(lǐng)域是全球霸主之一，但是其在WiFi芯片也有很強的實(shí)力。去年的時(shí)候，高通就已經(jīng)出貨了超過(guò)40億顆WiFi芯片。通過(guò)不斷的買(mǎi)買(mǎi)買(mǎi)，再加上高通在手機芯片上的積累，例如WiFi 6標準引入的MU-MIMO和OFDMA，這在較早之前的蜂窩網(wǎng)絡(luò )上就已經(jīng)在出現，高通在路由端和移動(dòng)端都分別有產(chǎn)品。
 
聯(lián)發(fā)科這幾年發(fā)展急速，在5G手機芯片大獲成功，而且還在全力搶占WiFi 6芯片市場(chǎng)商機，今年10月份，聯(lián)發(fā)科發(fā)布了WiFi 6無(wú)線(xiàn)連接平臺Filogic系列產(chǎn)品，包括Filogic 830及Filogic 630兩款芯片。并且，聯(lián)發(fā)科已開(kāi)始投入下一代WiFi 7的研發(fā)，在最近的聯(lián)發(fā)科技術(shù)峰會(huì )上，聯(lián)發(fā)科調侃稱(chēng)將在CES2022展示下一代WiFi網(wǎng)絡(luò )技術(shù)WiFi 7。
 
大陸一眾企業(yè)也在競相發(fā)力WiFi領(lǐng)域，據悉國內與WiFi 6芯片相關(guān)的企業(yè)已達數十家，紅海的局面一觸即發(fā)，而紅海主要是集中在物聯(lián)網(wǎng)WiFi芯片領(lǐng)域。中國大陸WiFi芯片公司有：ASR、BK、恒玄科技、樂(lè )鑫、展銳、博通集成、中科威發(fā)、海思、新岸線(xiàn)、物奇、全志、南方硅谷、杰里、速通、亮牛、高拓、博流、瑞芯微、聯(lián)盛德微電子等等。
 
另外值得一提的是路由器終端廠(chǎng)商TP-Link也開(kāi)始組件團隊，入局智能家居的WiFi 6芯片。TP-Link是國內路由器市占率最大的廠(chǎng)商，如TP-Link這樣的終端路由器廠(chǎng)商的入局，或將產(chǎn)生一些影響，其供應鏈主要有高通、聯(lián)發(fā)科。當然路由器芯片的研發(fā)難度要比物聯(lián)網(wǎng)WiFi芯片大，要研發(fā)出來(lái)，也不是一朝一夕。
 
WiFi無(wú)線(xiàn)射頻前端模詛則是另一個(gè)具有前景的市場(chǎng)，在這個(gè)領(lǐng)域供應商主要是國外企業(yè)為主，如Skyworks、Qorvo等，他們2020年就已經(jīng)推出了WiFi 6/WiFi 6E FEM（前端模塊）。目前國產(chǎn)WiFi 6射頻前端芯片市占率不到1%，據悉，Wi-Fi 6 FEM的技術(shù)難度不亞于5G PA，只不過(guò)模組的難度倒不及5G PA。國內能提供WiFi 6 FEM產(chǎn)品的公司主要有康希通訊、三伍微、卓勝微，四川和芯微電子（Cenchip）在今年10月也發(fā)布了國內首套2.4G&5G高功率WiFi 6 FEM芯片。
 
此前鐘林在談國內射頻企業(yè)的文章中寫(xiě)到，國內WiFi 6 FEM水平仍停留在中低功率，與國外差距很大。但這個(gè)賽道卻非常擁擠，國內有近20家WiFi FEM芯片公司，WiFi FEM技術(shù)路線(xiàn)很清晰：WiFi 4—>WiFi 5—WiFi 6—>WiFi 6E—>WiFi 7，其中每個(gè)協(xié)議包括低功率、中功率和高功率。
 
國產(chǎn)Wi-Fi FEM爆發(fā)始于2020年，主要原因系：一、市場(chǎng)前景好，Yole預測，2025年Wi-Fi FEM市場(chǎng)規模將超30億美金，約200億人民幣。二、所需要的設計人才少，國內研發(fā)人才可能只有5-7個(gè)人；三是資金要求相對小，不像WiFi主芯片那般一個(gè)億砸進(jìn)去，沒(méi)有什么水花。
 
在WiFi 6打的“不可開(kāi)交”的時(shí)候，博通、高通和聯(lián)發(fā)科這三家已經(jīng)開(kāi)始提前部署研發(fā)WiFi 7了，不過(guò)產(chǎn)品預估也要2-3年時(shí)間才能問(wèn)世，足見(jiàn)WiFi 7將是下一個(gè)商家必爭之地。但如上文所述，WiFi 7的性能如此強大，技術(shù)難度自然也很高，開(kāi)發(fā)WiFi 7芯片更不是易事。
 
本文參考資料：
《釋放Wi-Fi的力量，2019~2023年企業(yè)級Wi-Fi 6預測》白皮書(shū)
《華為WiFi 6白皮書(shū)》
Purple博客《WiFi的歷史》

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