新しいWifi 6チップセットがワイヤレスをアップグレード

投稿日 2022/04/19 火曜日
更新日 2024/07/1 月曜日

Wifiは、産業、オフィス、消費者製品、および通信製品におけるその普及のおかげで、通信史上最も成功した無線プロトコルかもしれません。WifiやBluetoothを搭載していない「スマート」な消費者向け電子機器を見つけることが難しくなっており、これらのプロトコルが近いうちに消えることはないでしょう。新しいWifi 6プロトコルは、過去の製品に革新を加え、より高いデータレートとより多くの空間ストリームへのWifiの能力を拡大しています。さらに、Wifi 6では周波数帯の風景が変わり、各チャネルに4つの可能な帯域幅があります。

 

主要メーカーからリリースされた元のWifi 6製品のいくつかは、5Gスマートフォン市場をターゲットにしたMediaTekのようなSoCでした。BroadcomやQualcommのような他の主要なネットワーキングおよび通信メーカーも競争力のある製品をリリースしました。今日では、他の半導体メーカーも、あらゆる無線製品を対象とした自社のWifi 6チップセットのポートフォリオを開発しています。

 

新しい電子機器のためのいくつかのWifi 6チップセットオプションを紹介する前に、IEEE 802.11ax標準の技術仕様と、Wifi 6が以前のWifi世代と比較して何が変わったのかを見てみましょう。

Wifi 6で変わったこと

最新世代のWifiは、周波数に関しては前世代と似ていますが、主な変更点は空間ストリーム、データレート、および帯域幅の割り当てを中心に展開されます。ここでのアイデアは、企業、オフィス、家庭、および車両環境でより多くのネットワークデバイスの要求に対応することですが、スループットを犠牲にすることなく、また5 GHz Wifiの基本的な周波数範囲からあまり離れることなくです。

 

新しい標準でデータレートとサービスを受けることができるデバイスの数を増やす方法は、キャリア周波数(または5Gで行われているようにキャリアの数)を増やすことなくどうすればよいのでしょうか?答えは、変調と周波数帯の拡大にあります。これらは、それぞれより高いデータレートとより多くのキャリアを提供するために重要です。Wifi 6チップセットはMU-MIMO(マルチユーザー、マルチインプットマルチアウトプット)をサポートしており、これにより複数のユーザーからのデータストリームに対して空間多重化が提供されます。言い換えれば、空間的に分離されたネットワークユーザーが同時にチャネルにアクセスでき、ルーター/アクセスポイントによってビームステアリングが使用され、要求するユーザーにデータが送り返されます。

MU-MIMOはアップリンクとダウンリンクの両方で使用されており、両方のデバイスがこのデータレートに対応している限り、最大データレートが両方向に適用されることを意味します。これにより、アンテナ設計者はMIMOフェーズドアレイアンテナを構築し、ビームフォーミングをサポートするための適切なトランシーバーを選択するというプレッシャーがかかります。アンテナの側面では、別の最近の記事でこれについて書きました。フェーズドアレイアンテナとのインターフェースは、アナログスイッチングまたは発信信号の位相をデジタルで変更することにより、各エミッターに位相シフトを実装するためのコンポーネントを必要とします。

Wifi 6E 最大7 GHz

皆がWifi 6に慣れ始めたところで、IEEE 802.11ax標準の拡張としてWifi 6Eのリリースもあります。2020年末時点でWifi 6E製品の承認リリースはまだ保留中であり、既存のWifiを6 GHz帯に拡張するためには規制承認がまだ必要でした。FCCは2020年12月に最初の商用Wifi 6Eデバイスを承認し、Wifiアライアンスは現在、開発者向けに6E認証プログラムを持っています。Wifi 6Eには、下のチャートに示されているように、5 GHz Wifiの上限を超える追加の1200 MHzのスペクトラムが含まれています。

この拡張により、~7 GHzの周波数まで可能な製品、つまり、3つの可能なバンドを同時に提供できるトライバンドデバイスが実現します。現在、トライバンド製品をサポートするチップセットはいくつかしかありませんが、以下で紹介します。

2.4/5 GHz Wifi vs. Wifi 6/6E

下の表では、2.4/5 GHzでのWifiとWifi 6の重要な性能仕様をまとめました。Wifi 6Eについては省略していますが、仕様は基本的に同じで、プロトコルは上記のグラフィックに示されているように、より高い周波数で動作するだけです。この表から、デザイナーにとってより魅力的なWifi 6の多くの側面が明らかになります。これには、各チャネルのより広い周波数範囲、1024-QAMの使用、より多くのユーザーにサービスを提供するためのより多くの空間ストリームが含まれます。

 

上記の表から、1024-QAMのおかげでシステムが最大データレートに達することができることがわかるはずです。しかし、Wifi 6の素晴らしい点は、より高いデータレートと空間多重化が2.4 GHzまで拡張され、他の2.4 GHz Wifiよりも大きな改善があることです。

下位互換性

新しい世代のクラシックな技術が導入されるたびに、古い世代や製品との後方互換性について心配する人がいます。Wifi 6も例外ではありません。しかし、標準ではWifi 6/6Eと802.11a/b/g/n/acとの間の後方互換性が許可されています。明らかに、アクセスポイントがWifi 6製品にアップグレードされたからといって、エンドデバイスがデータレートの増加を体験できるわけではありません。その場合、クライアントデバイスもWifi 6に対応している必要があります。

現在、市場にはWifi 6対応のネットワーキング製品、スイッチやルーターがいくつかありますが、Wifi 6E製品が利用可能になるのを待っている状態です。MediaTekやBroadcomのような企業からの新しいSoCのおかげで、いくつかの新しいスマートフォンもWifi 6をサポートしています。

今日のWifi 6チップセット

次のセクションでは、Wifi 6およびWifi 6Eチップセット用の利用可能なコンポーネントについて見ていきます。少数のメーカーがこの分野に飛び込み、Wifi 6をサポートする製品ポートフォリオを開発しましたが、時間が経つにつれて、より多くのコンポーネントメーカーがWifi 6/6Eエコシステムをサポートすることが期待されます。利用可能なコンポーネントは、さまざまなアプリケーションと業界を対象としており、高データレートでのデュアルバンドまたはトリバンドの空間多重化を提供できます。

ON Semiconductor QCS-AX-Dx

ON SemiconductorのQCS-AXファミリーは、商業および消費者向けWifi 6アプリケーションの範囲を対象としています。QCS-AX-Dx製品ラインは、異なるレベルの空間多重化と異なる周波数をサポートする統合ベースバンド+トランシーバ製品のグループです。これらのベースバンド+トランシーバコンポーネントは、2.4 GHzまたは5 GHzで、それぞれ4x4 + 8x8、5x5 + 2x2、および5x5 + 4x4の空間ストリームを提供します。デュアルバンドコンポーネントも利用可能です。これらのコンポーネントの対象エンド製品には、ワイヤレスアクセスポイント、メッシュリピーター、およびWifiエクステンダーが含まれます。

NXP Semiconductors 88W9064 and 88W9068

これら2つのアクセスポイントコントローラSoCは、Wifi 6システム用のデュアルバンド4x4(88W9064)および8x8(88W9068)ワイヤレスアクセスソリューションです。88W9068は、大量のトラフィックキューを持つデバイスを対象としており、高データスループットを確保するためのデバイス上の管理機能が含まれています。このコンポーネントは、他のWifi 6デバイスのために最大4.8 Gbpsのデータレートをサポートし、PCIe Gen3を介して外部ホストコントローラに接続します。

88W9064コントローラSoCは、2.4 Gbpsの低データレートを提供し、4x4の空間多重化のみをサポートします。しかし、このコンポーネントにはBluetooth 5が統合されており、スマートホーム、小売、オフィスネットワーキング製品のアクセスポイントに役立ちます。このコンポーネントはコントローラのみであるため、モバイルデバイスでのネットワーキングには使用されず、代わりに専用のMCU SoCが使用されます。自動車向けにターゲットされた類似の製品には、2x2 Wi-Fi 6 + Bluetooth 5.1をエンドユーザーに提供する88Q9098があります。

Qualcomm Networking Pro Suite

QualcommのNetworking Pro製品スイートは、オフィスビルや大規模キャンパスの企業LAN向けのネットワーキング機器を対象としています。これらのコンポーネントは、小さなパッケージで高い空間ストリーム数をサポートするWifi 6/6E周波数をサポートします。このリストの他のコンポーネントと比較して、これらのSoCは、アップリンク/ダウンリンクのスケジューリング、セキュリティ、および高いユーザー数を最適化するための一連のオンチップ機能で高度に統合されています。例えば、Networking Pro 1610コンポーネントは、単一のアクセスポイントで最大2000ユーザーの持続的なスループットをサポートします。また、PCIe 3.0、PCIe 2.0、PTA Coex、I2S、I2C、Ethernet、SD/eMMC、SDIO、SPI、UART、およびUSB 3.0を介して外部周辺機器とインターフェースします(2.2 GHzで)。

Networking Proスイートは主にネットワーク製品を対象としていますが、Qualcommはこの製品ライン内でモバイル中心および自動車中心の製品も提供しています。例えば、QCA6696コンポーネントは、Wifi 6とBluetooth 5.2をサポートし、車内および車間ネットワーキングに2x2+2x2 MIMOを提供します。FastConnect 6xxxスイートは、Wifi 6/6EおよびBluetooth 5.2をサポートし、チャネルごとにマルチギガデータ転送レートを提供する統合SoCを搭載したモバイルデバイスをサポートします。

Wifi 6/6Eで加速するワイヤレスネットワーキング

今日、Wifi 6チップセットはネットワーキングスペースに進出しており、スマートフォン、家電、スマートIoT製品、その他のデバイスが同じ標準を採用するのは時間の問題です。Wifi 6Eチップセットはまだ新しく、これらがより多くの製品で採用されるまでには時間がかかります。しかし、上記のコンポーネントセットを使用する革新的な企業は、新製品を市場に迅速に投入することができます。最終的には、他の高速/高周波プロトコルと同様に、トランシーバー/PHYのプロセッサへの統合を見ることになるでしょう。

上記のWifi 6/6Eチップセットに加えて、より高度なワイヤレス製品には、他のさまざまなコンポーネントが必要になります。上記に示されたコンポーネントは、Wifi 6/6Eのネットワーキング機能をサポートするために必要な主要なコンポーネントです。ワイヤレスネットワークシステムに必要な他の基本的なコンポーネントには以下が含まれます:

Wifi 6チップセットを選んだら、その他のサポートコンポーネントを選択する際に、Octopartの高度な検索とフィルタリング機能を利用できます。Octopartの電子部品検索エンジン機能を使用すると、メーカー、技術仕様、その他多くのフィルターによってWifi 6/6Eコンポーネントを選択できます。また、ディストリビューターの価格データ、部品在庫、部品仕様、CADデータにアクセスでき、すべてがユーザーフレンドリーなインターフェースで自由に利用可能です。コネクタページをご覧ください必要なコンポーネントを見つけるために。

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