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在過去的 20 年間,WiFi 已經逐漸成為人們最常用的無線連接技術。從常 見的桌面終端、移動終端、家具電器到汽車,隨處可見 WiFi 的身影,WiFi 為數十億的設備提供接入互聯網的服務。
第一代 WiFi 標準規范出現在上世紀 90 年代,IEEE 專門成立了 802.11 小組來負責 WLAN 協議的制定與發展。IEEE 在 1997 年 6 月推出了第 一代 802.11 協議,第一代無線局域網標準(WLAN)定義物理層運行 在 2.4GHz,數據最大傳輸速率為 2 Mbps。
第二代 WiFi 標準規范 802.11a 發布在 1999 年,IEEE 工作小組將該協議定義在 5GHz,數據最大傳輸速率達到了 54 Mbps。同年,IEEE 工作小組推出了定義在 2.4 GHz,最高傳輸速率為 11 Mbps 的 802.11b 標準。在這一年,Wi-Fi 聯盟也正式成立。 而在 WiFi 芯片上,最早基 于 802.11a 協議推出 WiFi 芯片的三家公司是思科、Intersil(2016 年 被瑞薩收購)和 Atheros(2011 年被高通收購)。
第三代 WiFi 標準規范 802.11g 發布在 2003 年,IEEE 工作小組使用了 802.11a 協議中的 OFDM 技術,在規格上綜合了 802.11b 的 2.4GHz 頻段和 802.11a 的最高 54 Mbps 的傳輸速率產生了 802.11g 協議。同 時,從第三代 WiFi 標準開始,新標準都會向前兼容舊的版本。芯片廠 商從當年 7 月開始逐步推出符合新協議的 WiFi 芯片,當時的主要芯片 廠商有博通、德州儀器、Agere 和 Intersi,而博通則是當時 802.11g 協議下的主要供應商。第四代 WiFi 標準規范 802.11n(WiFi4)發布在 2009 年,隨著互聯網 的發展、流媒體的出現,終端設備對無線連接技術的速率和穩定性提出了更高的要求。第四代標準中,IEEE 工作小組引入了 MIMO、波速 成形、雙倍帶寬(40MHz)等新概念。MIMO 和雙倍帶寬提高了最大 傳輸速率,而波速成形增加了最大傳輸距離。802.11n 工作在 2.4 GHz 頻段上,使用 40Mhz 帶寬和 4*4 MIMO 時,最大傳輸速率可達 600 Mbps。WiFi4 芯片廣泛應用在物聯網市場上,例如智能家居或者白電 等產品上。WiFi 4 芯片可分為傳統路由芯片,搭配 MCU 使用的芯片 以及 SoC 芯片。
第五代 WiFi 標準規范 802.11ac(WiFi5)發布在 2013 年,IEEE 工作 小組再次擴展了射頻帶寬(提升到 160MHz,但芯片廠商只實現了 80MHz 頻寬),引入了更高階的調制技術(256-QAM),傳輸速率最高 可搞達 1.73 Gbps。但是 WiFi5 僅運行在 5Ghz 頻段上,并不支持 2.4GHz 頻段。早在 2012 年 1 月,博通在臺北發布了第五代 WiFi 芯 片,并取得 LG、華碩、華為、中興、友訊、微軟等 14 家設備廠商的 支持。在 2015 年,IEEE 發布了 802.11ac 的 wave2 階段,主要通過 MU-MIMO 技術提高了多用戶數據并發處理能力和網絡資源利用率。
第六代 WiFi 標準規范 802.11ax(WiFi6)發布在 2015 年。隨著移動 互聯網帶來的移動終端數量激增,以及物聯網更廣泛地出現在家庭生 活中,單個 Wi-Fi 網絡中的接入設備數量越來越多。如何同時接入更 多設備,并保證不同接入設備的使用體驗,成為了擺在 IEEE 面前的新 挑戰。WiFi6 同時支持 2.4 GHz 和 5 GHz 雙頻段,設計的初衷就是為 了解決越來越多的終端接入網絡導致效率降低的問題。WiFi6 具有高速 度、低延時、低功耗三大特點。編碼方式升級到 1024-QAM 帶來了高 速度。WiFi6 中 OFDMA 技術的應用,允許所有用戶同時傳輸數據, 降低延時。
而在 OFDM 系統中,一旦有大量用戶同時進行數據請求時, 就會造成網絡堵塞的情況。同時 WiFi6 中新加入的上行 MU-MIMO, 提高了設備向路由器傳輸數據時的網絡資源利用率。WiFi6 中新引入的 TWT 技術,可根據設備的情況自動調節發送或者接收數據的時間,同 時可以增加設備睡眠時間,從而降低功耗。WiFi 6 芯片被廣泛用于手 機 WiFi、無線路由器、物聯網與智能家居以及 AR/VR 市場中。
根據 Strategy Analytics 的報告顯示,2021 年高通、博通和聯發科已經成為了前三大 WiFi 芯片廠商。國內廠商方面,博通集成已推出全球首款 WiFi 6 物聯網芯片 BK7236 。樂鑫科技推出了結合 WiFi 6 與 Bluetooth 5 ( LE ) 的 32 位 RISC-V SoC 芯片 ESP32-C6。
國際 WiFi 聯盟宣布于 2021 年 1 月起開始提供 WiFi 6E 的認證。WiFi 6E 帶來的主要升級集中在新增了 6 GHz 的頻段,更多的信道和頻譜資 源將有助緩解信道擁堵的問題,改善高并發條件下的使用體驗。
第七代 WiFi 標準規范 802.11be(WiFi7)于 2022 年底發布, 新標準在第六代的基礎上進一步拓展了帶寬(可高達 320 MHz),使用 更新的 4096-QAM 調制技術來提高速率,還創新的采用了 Multi-RU、 Multi-Link 和增強 MU-MIMO 等新技術。
WiFi 7 的到來,將滿足使用者 對于高清 4K/8K 視頻,VR/AR、低延時游戲以及遠程協同辦公的需求。