Bộ vi xử lý Wifi 6 mới nâng cấp cho kết nối không dây

Created: Tháng Tư 19, 2022
Updated: Tháng Bảy 1, 2024

Wifi có lẽ là giao thức không dây thành công nhất trong lịch sử của ngành viễn thông nhờ sự phổ biến trong ngành công nghiệp, văn phòng, tiêu dùng và sản phẩm viễn thông. Ngày càng khó để tìm thấy bất kỳ thiết bị điện tử "thông minh" nào không có Wifi hoặc Bluetooth, và chúng ta không nên mong đợi những giao thức này sẽ biến mất trong thời gian sớm. Giao thức Wifi 6 mới tiếp tục đổi mới từ các sản phẩm trước để mở rộng khả năng của Wifi đến tốc độ dữ liệu cao hơn và nhiều luồng không gian hơn. Ngoài ra, cảnh quan băng tần thay đổi với Wifi 6, với 4 băng thông có thể có trong mỗi kênh.

Một số sản phẩm Wifi 6 ban đầu được phát hành từ các nhà sản xuất lớn là SoCs từ những công ty như MediaTek, nhắm vào thị trường điện thoại thông minh 5G. Các nhà sản xuất mạng và viễn thông lớn khác như Broadcom và Qualcomm đã phát hành các sản phẩm cạnh tranh. Ngày nay, các nhà sản xuất bán dẫn khác đang phát triển danh mục chip Wifi 6 của riêng mình nhắm vào bất kỳ sản phẩm không dây nào.

Trước khi chúng ta giới thiệu một số lựa chọn chipset Wifi 6 cho điện tử mới, hãy xem qua các thông số kỹ thuật kỹ thuật trong Tiêu chuẩn IEEE 802.11ax, cũng như những gì đã thay đổi trong Wifi 6 so với các thế hệ Wifi trước.

Những Thay Đổi trong Wifi 6

Thế hệ mới nhất của Wifi tương tự như các thế hệ trước về tần số, nhưng những thay đổi chính tập trung vào luồng không gian, tốc độ dữ liệu và phân bổ băng thông. Ý tưởng ở đây là để đáp ứng nhu cầu về nhiều thiết bị mạng hơn trong môi trường doanh nghiệp, văn phòng, nhà ở và phương tiện, nhưng không làm giảm thông lượng hoặc di chuyển quá xa khỏi dải tần số cơ bản trong Wifi 5 GHz.

Làm thế nào chúng ta có thể tăng tốc độ dữ liệu và số lượng thiết bị có thể được phục vụ trong tiêu chuẩn mới mà không tăng tần số mang (hoặc số lượng mang, như được thực hiện trong 5G)? Câu trả lời nằm ở điều chế và mở rộng các băng tần, đó là yếu tố quan trọng để cung cấp tốc độ dữ liệu cao hơn và nhiều mang hơn, tương ứng. Chipset Wifi 6 hỗ trợ MU-MIMO (đa người dùng, đa đầu vào đa đầu ra), cung cấp ghép kênh không gian cho các luồng dữ liệu từ nhiều người dùng. Nói cách khác, người dùng mạng được tách biệt về không gian có thể truy cập một kênh cùng một lúc, và điều khiển chùm tia được sử dụng bởi bộ định tuyến/điểm truy cập để gửi dữ liệu trở lại cho người dùng yêu cầu.

Lưu ý rằng MU-MIMO được sử dụng cho cả liên kết lên và liên kết xuống, nghĩa là tốc độ dữ liệu tối đa được áp dụng theo cả hai hướng miễn là cả hai thiết bị đều tương thích với tốc độ dữ liệu này. Điều này đặt ra áp lực lên các nhà thiết kế ăng-ten để xây dựng các ăng-ten mảng pha MIMO và chọn các bộ thu phát phù hợp để hỗ trợ hình thành chùm sóng. Về khía cạnh ăng-ten, tôi đã viết về điều này trong một bài viết gần đây khác. Giao diện với ăng-ten mảng pha yêu cầu các thành phần để thực hiện dịch chuyển pha cho mỗi bộ phát, hoặc bằng cách chuyển mạch tương tự hoặc bằng cách thay đổi số hóa pha của tín hiệu phát ra.

Wifi 6E lên đến 7 GHz

Ngay khi mọi người đang làm quen với Wifi 6, cũng có sự ra mắt của Wifi 6E dưới sự mở rộng của tiêu chuẩn IEEE 802.11ax. Việc phê duyệt ra mắt sản phẩm Wifi 6E vẫn đang chờ đợi tính đến cuối năm 2020, với việc phê duyệt quy định vẫn cần thiết để mở rộng Wifi hiện tại vào băng tần 6 GHz. FCC đã phê duyệt thiết bị Wifi 6E thương mại đầu tiên vào tháng 12 năm 2020, và liên minh Wifi hiện có chương trình chứng nhận 6E cho các nhà phát triển. Wifi 6E bao gồm thêm 1200 MHz phổ tần ngoài phần cao nhất của Wifi 5 GHz, như được hiển thị trong biểu đồ dưới đây.

Sự mở rộng này lên đến tần số ~7 GHz sẽ cho phép các thiết bị ba băng tần, tức là, các sản phẩm có thể phục vụ 3 băng tần có thể xảy ra đồng thời. Hiện tại, chỉ có một vài bộ vi xử lý sẽ hỗ trợ các sản phẩm ba băng tần, mà tôi sẽ trình bày dưới đây.

Wifi 2.4/5 GHz so với Wifi 6/6E

Trong bảng dưới đây, tôi đã tóm tắt một số thông số hiệu suất quan trọng cho Wifi tại 2.4/5 GHz, và cho Wifi 6. Lưu ý rằng tôi đã bỏ qua Wifi 6E vì các thông số kỹ thuật cơ bản là giống nhau, chỉ là giao thức hoạt động ở các tần số cao hơn như được hiển thị trong đồ họa ở trên. Từ bảng này, chúng ta có thể thấy rõ ràng rằng có nhiều khía cạnh của Wifi 6 làm cho nó hấp dẫn hơn đối với các nhà thiết kế. Điều này bao gồm phạm vi tần số rộng hơn trong mỗi kênh, sử dụng 1024-QAM so với 64- hoặc 256-QAM, và nhiều luồng không gian hơn để phục vụ một số lượng lớn người dùng hơn.

Từ bảng trên, chúng ta nên có thể thấy rằng hệ thống chỉ có thể đạt được tốc độ dữ liệu tối đa nhờ 1024-QAM so với Wifi 5 theo tiêu chuẩn 802.11ac. Tuy nhiên, điều tuyệt vời về Wifi 6 là tốc độ dữ liệu cao hơn và ghép kênh không gian mở rộng xuống 2.4 GHz, mang lại sự cải thiện lớn so với các Wifi 2.4 GHz khác.

Tính tương thích ngược

Bất cứ khi nào một thế hệ mới của một công nghệ cổ điển được triển khai, mọi người đều lo lắng về khả năng tương thích ngược với các thế hệ và sản phẩm cũ hơn. Wifi 6 cũng không ngoại lệ. Tuy nhiên, các tiêu chuẩn cho phép tương thích ngược giữa Wifi 6/6E và 802.11a/b/g/n/ac. Rõ ràng, các thiết bị đầu cuối không thể trải nghiệm sự tăng tốc độ dữ liệu chỉ vì một điểm truy cập được nâng cấp lên sản phẩm Wifi 6, các thiết bị khách cũng cần phải tương thích với Wifi 6 trong trường hợp đó.

Hiện tại, có một số sản phẩm mạng Wifi 6 như bộ chuyển mạch và bộ định tuyến trên thị trường, nhưng chúng ta vẫn đang chờ đợi sản phẩm Wifi 6E trở nên phổ biến. Một số điện thoại thông minh mới cũng được kích hoạt Wifi 6 nhờ vào các SoC mới từ các công ty như MediaTek và Broadcom.

Chipset Wifi 6 Hiện Nay

Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét một số linh kiện có sẵn cho chipset Wifi 6 và Wifi 6E. Chỉ một số ít nhà sản xuất đã nhảy vào lĩnh vực này và phát triển danh mục sản phẩm để hỗ trợ Wifi 6, nhưng chúng ta có thể mong đợi nhiều nhà sản xuất linh kiện hơn sẽ hỗ trợ hệ sinh thái Wifi 6/6E theo thời gian. Các linh kiện có sẵn nhắm đến một loạt các ứng dụng và ngành công nghiệp, và chúng có thể cung cấp đa dải tần hoặc ba dải tần ghép không gian với tốc độ dữ liệu cao.

ON Semiconductor QCS-AX-Dx

Dòng sản phẩm QCS-AX của ON Semiconductor nhắm đến một loạt các ứng dụng Wifi 6 thương mại và tiêu dùng. Dòng sản phẩm QCS-AX-Dx là một nhóm các sản phẩm bộ xử lý cơ sở + bộ thu phát tích hợp hỗ trợ các mức độ ghép không gian khác nhau và các tần số khác nhau. Các thành phần bộ xử lý cơ sở + bộ thu phát này cung cấp các luồng không gian 4x4 + 8x8, 5x5 + 2x2, và 5x5 + 4x4 tại 2.4 GHz hoặc 5 GHz, tương ứng. Các thành phần đa dải tần cũng có sẵn. Một số sản phẩm cuối cùng mục tiêu cho các thành phần này bao gồm điểm truy cập không dây, bộ lặp lưới và bộ mở rộng Wifi.

NXP Semiconductors 88W9064 và 88W9068

Hai SoC điều khiển điểm truy cập này là giải pháp truy cập không dây 4x4 (88W9064) và 8x8 (88W9068) đa dải tần cho hệ thống Wifi 6. 88W9068 dành cho các thiết bị với hàng đợi lưu lượng lớn và bao gồm các tính năng quản lý trên thiết bị để đảm bảo lưu lượng dữ liệu cao. Thành phần này hỗ trợ tốc độ dữ liệu lên đến 4.8 Gbps cho các thiết bị Wifi 6 khác, và nó kết nối với bộ điều khiển máy chủ bên ngoài qua PCIe Gen3.

Bộ điều khiển SoC 88W9064 cung cấp tốc độ dữ liệu thấp hơn là 2.4 Gbps và chỉ hỗ trợ ghép kênh không gian 4x4. Tuy nhiên, linh kiện này bao gồm Bluetooth 5 tích hợp cho truy cập gia đình và doanh nghiệp, làm cho nó hữu ích trong các điểm truy cập cho sản phẩm mạng thông minh tại nhà, bán lẻ và văn phòng. Vì linh kiện này chỉ là một bộ điều khiển, nó sẽ không được sử dụng cho mạng di động, thay vào đó sẽ sử dụng SoC MCU chuyên dụng. Một sản phẩm tương tự nhắm đến lĩnh vực ô tô là 88Q9098, cung cấp Wi-Fi 6 2x2 + Bluetooth 5.1 cho người dùng cuối.

Bộ Sản Phẩm Qualcomm Networking Pro

Bộ sản phẩm Networking Pro từ Qualcomm nhắm đến thiết bị mạng cho LAN doanh nghiệp trong các tòa nhà văn phòng và khuôn viên lớn. Các linh kiện này hỗ trợ tần số Wifi 6/6E với số lượng luồng không gian cao trong một gói nhỏ. So với các linh kiện khác trong danh sách này, các SoC này được tích hợp cao với một bộ tính năng trên chip được tối ưu hóa cho lịch trình uplink/downlink, bảo mật và số lượng người dùng cao. Ví dụ, linh kiện Networking Pro 1610 hỗ trợ thông lượng liên tục cho đến 2000 người dùng trên một điểm truy cập. Nó cũng kết nối với các thiết bị ngoại vi qua PCIe 3.0, PCIe 2.0, PTA Coex, I2S, I2C, Ethernet, SD/eMMC, SDIO, SPI, UART và USB 3.0 tại 2.2 GHz.

Mặc dù bộ sản phẩm Networking Pro chủ yếu nhắm đến các sản phẩm mạng, Qualcomm cũng cung cấp các sản phẩm tập trung vào di động và ô tô trong dòng sản phẩm này. Ví dụ, linh kiện QCA6696 hỗ trợ Wifi 6 và Bluetooth 5.2 cho mạng nội bộ và mạng giữa các phương tiện với MIMO 2x2+2x2. Bộ FastConnect 6xxx hỗ trợ các thiết bị di động với SoC tích hợp hỗ trợ Wifi 6/6E và Bluetooth 5.2 với tốc độ truyền dữ liệu đa gigabit trên mỗi kênh.

Mạng Không Dây Cao Cấp với Wifi 6/6E

Ngày nay, chipset Wifi 6 đang dần được áp dụng vào không gian mạng, và chỉ là vấn đề thời gian trước khi điện thoại thông minh, thiết bị gia dụng, sản phẩm IoT thông minh và các thiết bị khác áp dụng cùng một tiêu chuẩn. Chipset Wifi 6E vẫn còn mới và sẽ mất một thời gian trước khi chúng được áp dụng trong nhiều sản phẩm hơn. Tuy nhiên, các công ty đổi mới có thể sử dụng các bộ linh kiện được hiển thị ở trên để nhanh chóng tiến vào thị trường với các sản phẩm mới. Cuối cùng, chúng ta sẽ thấy sự tích hợp truyền dẫn/PHY vào bộ xử lý giống như chúng ta thấy với các giao thức tốc độ cao/tần số cao khác.

Ngoài các chipset Wifi 6/6E được hiển thị ở trên, các sản phẩm không dây tiên tiến hơn sẽ cần một loạt các linh kiện khác. Các linh kiện được hiển thị ở trên là các linh kiện chính cần thiết để hỗ trợ các chức năng mạng trong Wifi 6/6E; một số linh kiện cơ bản khác cho các hệ thống mạng không dây bao gồm:

Khi bạn đã chọn chipset Wifi 6 và đến lúc lựa chọn các linh kiện hỗ trợ khác, bạn có thể sử dụng các tính năng tìm kiếm và lọc nâng cao trên Octopart để tìm các linh kiện bạn cần. Công cụ tìm kiếm điện tử trên Octopart có thể giúp bạn chọn linh kiện Wifi 6/6E theo nhà sản xuất, thông số kỹ thuật, và nhiều bộ lọc khác phù hợp với nhu cầu của bạn. Bạn cũng có thể truy cập dữ liệu giá của nhà phân phối, tồn kho linh kiện, thông số kỹ thuật của linh kiện, và dữ liệu CAD, và tất cả đều dễ dàng truy cập qua giao diện thân thiện với người dùng. Hãy xem trang kết nối của chúng tôi để tìm linh kiện bạn cần.

Hãy cập nhật với các bài viết mới nhất của chúng tôi bằng cách đăng ký nhận bản tin của chúng tôi.