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艾睿5G和Wi-Fi 6融合無線通信解決方案

作者:時間:2023-09-27來源:Arrow收藏

和Wi-Fi是針對不同應用需求所開發的通信技術,看似針對不同的市場與需求,但其實彼此之間具有互補性,若能夠將和Wi-Fi技術相結合,將能夠發揮和Wi-Fi技術各自的優勢,并藉此擴大應用領域與市場。本文將為您介紹5G和Wi-Fi技術的最新發展與5G CPE(Customer Premises Equipment,用戶駐地設備)的應用模式,以及由艾睿電子、Nordic等公司推出的相關解決方案。

本文引用地址:http://www.betmarket92.com/article/202309/451021.htm

5G和Wi-Fi 6無線通信的互補組合

Wi-Fi是一種主要在室內使用的局域網(LAN),可在免授權頻段運行形成專用網絡,是相當常見的一種無線通信技術,而蜂窩網絡則是由主要運營商使用,是一種可在室內和室外使用的廣域網(WAN),通常用于長距離通信。

目前正在普遍推廣中的Wi-Fi 6是基于IEEE 802.11ax標準,容量比上一代提高4倍,延遲降低75%,速度幾乎是其前身Wi-Fi 5的三倍,Wi-Fi 6并具有網狀網絡功能,可實現本地漫游,且其低功耗特色使其適用于電池供電的設備。Wi-Fi網絡是目前最簡易、最普遍的一種網絡技術,幾乎每個家庭和辦公室都有一個連接到寬帶服務的Wi-Fi設備。

不過,Wi-Fi 6設備需要采用符合Wi-Fi 6標準的接入點,才能獲得全面的速度、延遲和容量改進。目前市面上有Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E兩種標準,兩者都是相同的802.11ax標準,只是工作頻率不同,Wi-Fi 6采用2.4 GHz和5 GHz的頻段,Wi-Fi 6E則采用6 GHz的頻段,最新的Wi-Fi 7則為802.11be標準,將于2024年開始商用。

5G網絡則是目前最新的蜂窩技術,將提供比4G/LTE高50倍的速度、低10倍的延遲和高1,000倍的容量。這意味著5G將能夠比以往連接更多設備,并傳輸更多數據,從而提供快速連接并顯著增強用戶體驗。

Wi-Fi和5G這兩種通信技術將能夠提供互補的功能,在用戶體驗方面,5G和Wi-Fi 6都可以實現千兆速度和低延遲。其中由于Wi-Fi的部署、維護和擴展成本較低(尤其是在接入點需要為更多用戶提供服務的情況下),因此它將繼續成為家庭和企業環境的主導技術。這為數十種需要大量數據的設備提供了強大的支持,例如個人電腦、平板電腦、智能手機、流媒體設備、電視機和打印機,這些設備都必須連接到網絡。由于5G其覆蓋范圍更長,因此將用于移動連接,例如智能手機,它還將用于聯網汽車、智能城市部署,甚至大型制造業務。

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來源: Infiniti HK

為物聯網和邊緣設備的未來提供動力

5G和Wi-Fi這兩種技術各自以不同的方式處理網絡管理。Wi-Fi使用不必經過許可的頻譜,每個人都可以擁有自己的Wi-Fi網絡,而無需獲得使用許可證。然而,這可能意味著您的Wi-Fi性能,將會受到與您同時在同一頻道上使用其網絡的其他用戶數量的影響。當在辦公室和其他企業環境中使用時,Wi-Fi往往會受到嚴格管理,以滿足所需的性能目標。5G和LTE網絡通常由運營商管理,并使用需要訂閱費才能訪問的專用許可頻譜。與LTE一樣,5G性能將取決于您與基站之間的距離和信號質量。

由于5G提供了巨大的性能提升,服務提供商可以為消費者提供另一種將寬帶連接帶入家庭的選擇,也就是通過5G的無線寬帶來連接網絡。在這一領域,5G可能會與有線或光纖產品競爭。然而,Wi-Fi仍將是連接家庭中越來越多的設備的最有效方式,包括個人電腦、平板電腦、智能手機、智能揚聲器、家庭安全攝像頭、恒溫器和電器,都可以通過Wi-Fi進行連接。

5G和Wi-Fi 6的一些最令人興奮的應用將涉及物聯網(IoT),企業可以選擇最適合其需求的無線技術,并且仍然獲得所需的高容量、快速速度和低延遲,以確保設備能夠快速、更可靠地共享數據。例如,機器對機器通信在工廠自動化中發揮著關鍵作用。雖然Wi-Fi 6可能適用于管理制造運營,但5G可能會增強大型園區的制造環境。

5G CPE是帶有5G射頻模塊的客戶端設備,可以將5G/4G信號轉換為以太網或Wi-Fi連接,它是無線設備的強大組合。通過5G CPE來轉換信號,將可便于將現有的各式各樣設備應用和連接到更為便利的5G網絡,像是配置屏幕、攝像頭、可編程控制器(PLC)、工業儀表、筆記本電腦、平板電腦、機器人、傳感設備、數據收集器、服務器等。

5G CPE將通過打造生態系統,來觸發終端節點的“低功耗WiFi 6”需求。像是由于采用了Wi-Fi 6低功耗終端節點,Wi-Fi 6帶來了一系列功能,將使Wi-Fi設備在通信時更加節能,例如名為“目標喚醒時間”(或“TWT”)的功能,這使得Wi-Fi路由器和物聯網設備能夠提前安排通信,以減少不必要的空閑監聽模式所花費的時間,從而減少功耗。這還意味著Wi-Fi IoT設備無線電可以利用無線IoT最成熟的超低功耗策略之一,便是盡可能多地處于睡眠模式。如此一來,Wi-Fi 6將可結合更高的頻道帶寬、更高效的信號傳輸和多個天線,可以在擁擠的無線環境中提供更好的性能。

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高度集成的5G CPE參考設計

為了加快客戶開發5G CPE產品,艾睿電子提供5G CPE參考設計,它是一款由艾睿電子基于高通(Qualcomm)X62 5G調解器和Wi-Fi 6芯片開發的CPE參考設計。主芯片IPQ5018包含兩個64位高達1GHz的ARM Cortex-A53內核,集成802.11ax Wi-Fi子系統,該方案通過低成本的高速度AX3000路由器方案,外加采用高通X62做的5G模塊,實現Wi-Fi 6和5G模塊的信號互轉。

5G CPE采用的核心器件包括高通IPQ5018、高通QCN6012、高通QCA8337A,并搭配高通X62適用于物聯網應用的5G Sub 6 GHz模塊。

高通X62在5G下可提供最大3.5 Gbps的下行速率和900 Mbps的上行速率,適合需要高數據吞吐量的物聯網應用,可廣泛應用于家庭、辦公室、戶外旅游、賽事、工廠、園區等地方。

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支持Matter協議的Wi-Fi 6解決方案

事實上,Wi-Fi也是蘋果、亞馬遜、谷歌、三星,以及其他數百家消費物聯網公司倡導的智能家居Matter協議的重要組成部分,Wi-Fi 6可輕松組成智能家居/建筑生態系統,并通過5G CPE結合5G連接云端,來將Wi-Fi添加到其產品系列中。

Nordic推出支持其雙頻Wi-Fi 6 nRF7002配套IC,支持在Matter協議中使用Wi-Fi 6協議,可用于各種高速無線網絡和低功耗物聯網傳感器和設備。Nordic支持Matter中使用的所有三種無線協議。即:藍牙LE(用于調試)、Thread(用于低功耗網狀網絡)和Wi-Fi(用于高速無線網絡和低功耗物聯網傳感器和設備)。

nRF7002是Nordic獨特Wi-Fi產品組合中的首款器件,將與Nordic現有的超低功耗技術無縫結合。Nordic將數十年的超低功耗無線物聯網和芯片設計專業知識引入Wi-Fi,Wi-Fi 6則將為物聯網應用帶來了更多優勢,包括進一步提高效率,支持長壽命、電池供電的Wi-Fi操作。

nRF7002這款“配套IC”,可以在與Nordic現有產品一起使用時,提供無縫Wi-Fi連接和基于Wi-Fi的定位(本地Wi-Fi集線器的SSID探查)。其中包括nRF52?、nRF53?系列多協議片上系統(SoC),以及nRF91?系列蜂窩物聯網封裝系統(SiP)。為了與主機通信,可以使用SPI或QSPI接口,并且額外的共存功能允許與藍牙、Thread或Zigbee等其他協議無縫共存,nRF7002還可以與非Nordic主機設備一起使用,以最大限度地提高應用和網絡的靈活性和易用性。

Nordic也推出nRF7002 Wi-Fi 6配套IC的開發套件nRF7002 DK,它包含在單板上開始開發所需的一切。開發套件采用nRF5340多協議SoC作為nRF7002的主機處理器,支持低功耗Wi-Fi應用的開發,并支持OFDMA、波束成形和目標喚醒時間等Wi-Fi 6功能。

結語

5G與Wi-Fi 6這兩種無線通信技術的結合,通過5G CPE來進行信號的接收與轉換,將能夠各自發揮兩種技術的優勢,為大范圍的物聯網應用提供低功耗的解決方案。本文所介紹的艾睿電子5G CPE參考設計與Nordic Wi-Fi 6 nRF7002配套IC,將可加快客戶相關產品的開發速度,若想了解更多細節與信息,請直接與艾睿電子聯系。

來源: Solution



關鍵詞: Arrow 5G

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