《電子技術(shù)應(yīng)用》
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了解無線路由器、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和向Wi-Fi 6的過渡

2021-02-06
作者:安森美半導(dǎo)體無線聯(lián)接和信號處理業(yè)務(wù)產(chǎn)品高級經(jīng)理Anubhava Jain
來源:安森美半導(dǎo)體

在這科技時代,家庭中的聯(lián)接設(shè)備數(shù)在近幾年激增。消費者比以往任何時候都更關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備,如家庭自動化、4K /高清視頻流和在線游戲,這進(jìn)而使通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量增加了三倍。因此,在選擇您的下一個路由器時,需要充分考量。

Wi- Fi?技術(shù):IEEE 802.11是定義國際Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)代。例如,“ 802.11 n/ac/ax”表示802.11ac的特定標(biāo)準(zhǔn),于2013年底發(fā)布,然后于2016年更新,也稱為Wi-Fi 5。隨著802.11ax的出現(xiàn),通常稱為Wi -Fi 6,吞吐量明顯更高。Wi-Fi 5(11ac – 160MHz)可以達(dá)到的理論最大速度為6.9 Gbps,而Wi-Fi 6(11ax-160MHz)可以達(dá)到9.6 Gbps。另一個不容忽視的關(guān)鍵方面是工作頻段,因為Wi-Fi 5工作在5GHz頻段,而Wi-Fi 6支持2.4 GHz、5 GHz和6 GHz頻段。

“頻段”代表什么?單頻路由器已成為歷史。當(dāng)下是關(guān)于雙/三頻路由器。雙頻意味著路由器使用頻譜的兩個頻帶來傳輸數(shù)據(jù)包,即2.4 GHz和5 GHz。三頻路由器使用2.4 GHz、5 GHz和6Ghz頻段,支持設(shè)備使用頻段控制算法選擇網(wǎng)絡(luò),通過平衡三個頻段中每個頻段的負(fù)載,減輕網(wǎng)絡(luò)的擁塞。

2.4 GHz頻段比5 GHz和6 GHz頻段更擁擠;藍(lán)牙增加了另一個干擾瓶頸,因其在相同的2.4 GHz頻段運行,但技術(shù)不同。另外,某些其他非Wi-Fi設(shè)備如無繩電話可能會影響性能。但是,使用2.4 GHz頻率的優(yōu)勢之一是,它比5 GHz / 6 GHz穿墻的效率更高,因為較低的頻率表示較高的波長并確保更好的覆蓋范圍。在后一種情況下,8x8 多輸入多輸出(MIMO)將大大有助于范圍擴展。

天線和空間流的解釋:MIMO規(guī)范在4x4、1x1等天線配置方面起著重要作用。數(shù)字表示發(fā)射(Tx)/接收(Rx)天線的數(shù)量。選擇合適路由器的另一個方面是空間流(SS),通常將其表示為4x4:4,表示它們使用4 SS通過空間復(fù)用在同一信道上發(fā)送獨特數(shù)據(jù)。Wi-Fi 5/6最多支持8SS,這意味著更高的吞吐量。天線越多,用于多個同時數(shù)據(jù)流的能力就越強,并且波束成形得到改善,以便利用補償?shù)南嘁苼硪龑?dǎo)各個流,從而可以實現(xiàn)更高的吞吐量。

以后,請務(wù)必查看互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商(ISP)的速度包(以Mbps為單位),以確保達(dá)到所需的覆蓋范圍。一些ISP提供了一個集成單元(調(diào)制解調(diào)器/路由器在一個單元中)供出租。對于更多精通技術(shù)的用戶,值得研究功能可用性并購買自己的設(shè)備。選擇路由器時要考慮的其他事項包括多核處理器和出于安全考慮的WPA3加密。

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò):鑒于今年我們有很多人適應(yīng)遠(yuǎn)程工作和虛擬學(xué)習(xí),并發(fā)用戶和設(shè)備的數(shù)量有所增加。以前,家用路由器的原始吞吐量是一個關(guān)鍵值,而如今,邊緣的網(wǎng)絡(luò)彈性和覆蓋范圍同樣重要。根據(jù)家庭拓?fù)涞牟煌?,可能會有一些死點。為了在可以提高速度的區(qū)域最大化Wi-Fi覆蓋范圍,應(yīng)使用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。

節(jié)點或商業(yè)用語稱為pods的是Wi-Fi擴展器,其策略性地放置并聯(lián)接到主中樞,該中樞通過以太網(wǎng)電纜連接到寬帶網(wǎng)關(guān)形成網(wǎng)絡(luò)以實現(xiàn)更好的覆蓋范圍。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通過重新廣播數(shù)據(jù)包使切換變得完美無缺,并使pods成為虛擬訪問點,從而使死點“不死”。典型的路由器可以覆蓋2500平方英尺的面積。但是,網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)可以將覆蓋面積增加一倍,最大達(dá)到5000平方英尺,這取決于pod的數(shù)量(通常為2至3個)。

借助人工智能的支柱,pods可以選擇網(wǎng)絡(luò)中最快的路由,并根據(jù)設(shè)備的需求優(yōu)化帶寬來提供幫助。例如,IoT設(shè)備將比筆記本電腦使用更少的帶寬。如果節(jié)點已同步,則可以通過智能手機上的應(yīng)用程序輕松管理它們。這些小pods的賣點是易于使用和即插即用安裝,提供無縫的Wi-Fi覆蓋。

過渡到Wi-Fi 6 / 6E: Wi-Fi 6利用8x8 MU-MIMO、OFDMA、擴展范圍和基本服務(wù)集(BSS)著色等關(guān)鍵功能,以實現(xiàn)更好的空間復(fù)用。在Wi-Fi 6中,網(wǎng)絡(luò)擁塞得以減少,從而提高容量、性能并降低功耗。其他一些考慮因素是目標(biāo)喚醒時間(TWT),以實現(xiàn)更好的電源管理。WPA3增強了安全性;1024 QAM提高吞吐量。

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圖1. 6 GHz免授權(quán)頻段進(jìn)一步擴展了Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)

接下來將是Wi-Fi 6E,它是指6 GHz頻帶上的Wi-Fi 6,最近獲美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)批準(zhǔn),將開放1200 MHz的頻譜供Wi-Fi使用。預(yù)計6 GHz頻段的引入將為Wi-Fi 6設(shè)備帶來新的性能和可用性。

下一個Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11be被設(shè)置為在基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備上使用高達(dá)16x16 MIMO架構(gòu)在6 GHz頻帶中建立320 MHz信道。這些發(fā)展的結(jié)合可以將速度提高到40 Gbps以上,提供前所未見的范圍性能,并邁向先進(jìn)Wi-Fi應(yīng)用的新時代。

 

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圖2. 采用Wi-Fi 6和6E的總體時間表

安森美半導(dǎo)體的Wi-Fi 6E方案旨在適應(yīng)向Wi-Fi 6E的過渡,同時滿足主流6 GHz應(yīng)用的需求。隨著Wi-Fi 6E基礎(chǔ)設(shè)施的激增,將為6GHz生態(tài)系統(tǒng)注入種子。客戶端設(shè)備還將得益于更高的能效、更少的干擾以及更低的延遲和抖動,從而在多個應(yīng)用和環(huán)境中提供更好的用戶體驗。


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