利用自适应MIMO解决Wi-Fi 6网关6GHz市场问题

2018年,美国联邦通信委员会(fcc)发布了一份规章拟制通知(nprm),提议开放在5.925ghz至7.125ghz之间达1.2ghz的频谱,供免授权使用。新开放的频谱有望提供目前2.4ghz和5ghz支持频谱的两倍以上。附加通道不仅支持高速如10gbps,还支持密集环境中如多住户单元(mdu)的更多用户。很明显,6ghz有可能开启wi-fi计算的新时代。fcc的nprm表明,到2020年底,大多数账户都会最终合法化。其他国家,如欧盟和亚洲的国家,最有可能在2022年也将采用自己的6ghz。
毫无疑问,启动6ghz是显著的进步,但将它用于我们所拥有和喜爱的日常设备所采用的机制有点复杂。我们可以借鉴采用wi-fi 5(802.11ac)技术的先进经验。官方802.11ac规范由ieee于2013年12月发布。截至2016年底,苹果的所有iphone产品和大部分三星智能手机都完全采用802.11ac。 2016年,新手机出货量超过14亿部,其中大部分(超过10亿部)都采用802.11ac(图1)。如果我们将此经验应用于wi-fi 6(802.11ax)6ghz客户端设备,那么从ieee发布802.11ax规范(2020年6月)到有超过10亿部新的wi-fi 6客户端设备可能需要约3年时间,即在2023年中。但是,因为2020年底增加6ghz监管批准,这个时间表很可能会略微延长到2023年底,即2020年底fcc完全合法化6ghz运营的三年后。(图2)。
图1. 客户端设备采用wi-fi 5 (802.11ac)
图2. 采用wi-fi 6和6ghz的总时间表
随着6ghz的启动,假设下一代wi-fi 6基础设施设备如2020年发布的家庭网关和接入点都将采用固定架构设计,一个固定的4x4无线电专用于 3个频段中的每一个:2.4ghz,5ghz和6ghz(图3),这可能看似简单易行。如前所述,由于在2023年底之前只有少量的6ghz wi-fi 6客户端,因此用于任何专用6ghz电路的网关方案基本在很长一段时间内将不会使用。这意味着与这些新的6ghz组件相关的成本和空间将基本上浪费在网关内部。但是,服务提供商必须生成和部署前瞻性网关,因为它们的替换周期往往比客户端设备更长。这两种竞争动态对正考虑在其路线图中加入支持6ghz wi-fi 6的服务提供商是个有趣的挑战。
图3. 固定的三频4x4设计
可采用称为自适应mimo(多输入多输出)的技术找到潜在的方案。自适应mimo首先由quantenna(现已成为安森美半导体的一部分) 于2018年6月推出,用于动态的基础设施设备,根据终端用户的家庭环境,如客户端设备的数量、邻居的干扰量和其他因素等,在一个8x8无线电和两个4x4无线电之间改变其5ghz mimo配置。这项技术甚至可实现更强大的方案,因为它可以解决wi-fi 6网关6ghz市场采用的复杂问题。自适应6ghz mimo意味着一个硬件设计可以在一个8x8 5ghz加一个4x4 2.4ghz无线电之间进行自适应(配置1),和三个4x4无线电,每个无线电运行在6ghz,5ghz和2.4ghz(配置2)。首次部署此设计时,设备基础设施将反映配置1。到2023年底,随着市场采用wi-fi 6 6ghz,基础设施设备将按配置2运行。此配置可使用智能分析进行控制,这决定了网络中6ghz wi-fi 6客户端的普及率。值得注意的是,自适应mimo设计采用了新的、独特的、无损耗的5至7ghz前端模块(fem)。
图4. 自适应8x8设计
6ghz的推出将为wi-fi 6设备带来新的性能和可用性。虽然它对即将推出的wi-fi 6网络提供显著的改进,但它也能够显著改变无线环境。下一代wi-fi标准ieee 802.11be将在基础设施设备上使用高达16x16 mimo配置,以在6ghz频段建立320mhz信道。这些发展的结合可以将速度提高到40gbps以上,提供前所未见的范围的性能,并开创了先进的wi-fi应用的新时代。但是,要实现这,基础设施设备必须采用智能且经济高效的架构,例如自适应mimo。


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