艾睿5G和Wi-Fi 6融合無(wú)線(xiàn)通信解決方案

5G和Wi-Fi是針對不同應用需求所開(kāi)發(fā)的通信技術(shù)，看似針對不同的市場(chǎng)與需求，但其實(shí)彼此之間具有互補性，若能夠將5G和Wi-Fi技術(shù)相結合，將能夠發(fā)揮5G和Wi-Fi技術(shù)各自的優(yōu)勢，并藉此擴大應用領(lǐng)域與市場(chǎng)。本文將為您介紹5G和Wi-Fi技術(shù)的最新發(fā)展與5G CPE（Customer Premises Equipment，用戶(hù)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(guān)解決方案。

5G和Wi-Fi 6無(wú)線(xiàn)通信的互補組合

Wi-Fi是一種主要在室內使用的局域網(wǎng)（LAN），可在免授權頻段運行形成專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )，是相當常見(jiàn)的一種無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，而蜂窩網(wǎng)絡(luò )則是由主要運營(yíng)商使用，是一種可在室內和室外使用的廣域網(wǎng)（WAN），通常用于長(cháng)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(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )功能，可實(shí)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(wǎng)絡(luò )是目前最簡(jiǎn)易、最普遍的一種網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，幾乎每個(gè)家庭和辦公室都有一個(gè)連接到寬帶服務(wù)的Wi-Fi設備。

不過(guò)，Wi-Fi 6設備需要采用符合Wi-Fi 6標準的接入點(diǎn)，才能獲得全面的速度、延遲和容量改進(jìn)。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(kāi)始商用。

5G網(wǎng)絡(luò )則是目前最新的蜂窩技術(shù)，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(zhù)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(zhù)增強用戶(hù)體驗。

Wi-Fi和5G這兩種通信技術(shù)將能夠提供互補的功能，在用戶(hù)體驗方面，5G和Wi-Fi 6都可以實(shí)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(diǎn)需要為更多用戶(hù)提供服務(wù)的情況下），因此它將繼續成為家庭和企業(yè)環(huán)境的主導技術(shù)。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(gè)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(wǎng)絡(luò )。由于5G其覆蓋范圍更長(cháng)，因此將用于移動(dòng)連接，例如智能手機，它還將用于聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)、智能城市部署，甚至大型制造業(yè)務(wù)。

來(lái)源: Infiniti HK

為物聯(lián)網(wǎng)和邊緣設備的未來(lái)提供動(dòng)力

5G和Wi-Fi這兩種技術(shù)各自以不同的方式處理網(wǎng)絡(luò )管理。Wi-Fi使用不必經(jīng)過(guò)許可的頻譜，每個(gè)人都可以擁有自己的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )，而無(wú)需獲得使用許可證。然而，這可能意味著(zhù)您的Wi-Fi性能，將會(huì )受到與您同時(shí)在同一頻道上使用其網(wǎng)絡(luò )的其他用戶(hù)數量的影響。當在辦公室和其他企業(yè)環(huán)境中使用時(shí)，Wi-Fi往往會(huì )受到嚴格管理，以滿(mǎn)足所需的性能目標。5G和LTE網(wǎng)絡(luò )通常由運營(yíng)商管理，并使用需要訂閱費才能訪(fǎng)問(wèn)的專(zhuān)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(zhì)量。

由于5G提供了巨大的性能提升，服務(wù)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(guò)5G的無(wú)線(xiàn)寬帶來(lái)連接網(wǎng)絡(luò )。在這一領(lǐng)域，5G可能會(huì )與有線(xiàn)或光纖產(chǎn)品競爭。然而，Wi-Fi仍將是連接家庭中越來(lái)越多的設備的最有效方式，包括個(gè)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(guò)Wi-Fi進(jìn)行連接。

5G和Wi-Fi 6的一些最令人興奮的應用將涉及物聯(lián)網(wǎng)（IoT），企業(yè)可以選擇最適合其需求的無(wú)線(xiàn)技術(shù)，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(chǎng)自動(dòng)化中發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。雖然Wi-Fi 6可能適用于管理制造運營(yíng)，但5G可能會(huì )增強大型園區的制造環(huán)境。

5G CPE是帶有5G射頻模塊的客戶(hù)端設備，可以將5G/4G信號轉換為以太網(wǎng)或Wi-Fi連接，它是無(wú)線(xiàn)設備的強大組合。通過(guò)5G CPE來(lái)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(wǎng)絡(luò )，像是配置屏幕、攝像頭、可編程控制器（PLC）、工業(yè)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(wù)器等。

5G CPE將通過(guò)打造生態(tài)系統，來(lái)觸發(fā)終端節點(diǎn)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(diǎn)，Wi-Fi 6帶來(lái)了一系列功能，將使Wi-Fi設備在通信時(shí)更加節能，例如名為“目標喚醒時(shí)間”（或“TWT”）的功能，這使得Wi-Fi路由器和物聯(lián)網(wǎng)設備能夠提前安排通信，以減少不必要的空閑監聽(tīng)模式所花費的時(shí)間，從而減少功耗。這還意味著(zhù)Wi-Fi IoT設備無(wú)線(xiàn)電可以利用無(wú)線(xiàn)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(lái)，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(gè)天線(xiàn)，可以在擁擠的無(wú)線(xiàn)環(huán)境中提供更好的性能。

高度集成的5G CPE參考設計

為了加快客戶(hù)開(kāi)發(fā)5G CPE產(chǎn)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(kāi)發(fā)的CPE參考設計。主芯片IPQ5018包含兩個(gè)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(guò)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(shí)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(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)應用，可廣泛應用于家庭、辦公室、戶(hù)外旅游、賽事、工廠(chǎng)、園區等地方。

支持Matter協(xié)議的Wi-Fi 6解決方案

事實(shí)上，Wi-Fi也是蘋(píng)果、亞馬遜、谷歌、三星，以及其他數百家消費物聯(lián)網(wǎng)公司倡導的智能家居Matter協(xié)議的重要組成部分，Wi-Fi 6可輕松組成智能家居／建筑生態(tài)系統，并通過(guò)5G CPE結合5G連接云端，來(lái)將Wi-Fi添加到其產(chǎn)品系列中。

Nordic推出支持其雙頻Wi-Fi 6 nRF7002配套IC，支持在Matter協(xié)議中使用Wi-Fi 6協(xié)議，可用于各種高速無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和低功耗物聯(lián)網(wǎng)傳感器和設備。Nordic支持Matter中使用的所有三種無(wú)線(xiàn)協(xié)議。即：藍牙LE（用于調試）、Thread（用于低功耗網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )）和Wi-Fi（用于高速無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和低功耗物聯(lián)網(wǎng)傳感器和設備）。

nRF7002是Nordic獨特Wi-Fi產(chǎn)品組合中的首款器件，將與Nordic現有的超低功耗技術(shù)無(wú)縫結合。Nordic將數十年的超低功耗無(wú)線(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)和芯片設計專(zhuān)業(yè)知識引入Wi-Fi，Wi-Fi 6則將為物聯(lián)網(wǎng)應用帶來(lái)了更多優(yōu)勢，包括進(jìn)一步提高效率，支持長(cháng)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(chǎn)品一起使用時(shí)，提供無(wú)縫Wi-Fi連接和基于Wi-Fi的定位（本地Wi-Fi集線(xiàn)器的SSID探查）。其中包括nRF52?、nRF53?系列多協(xié)議片上系統（SoC），以及nRF91?系列蜂窩物聯(lián)網(wǎng)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(xié)議無(wú)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(wǎng)絡(luò )的靈活性和易用性。

Nordic也推出nRF7002 Wi-Fi 6配套IC的開(kāi)發(fā)套件nRF7002 DK，它包含在單板上開(kāi)始開(kāi)發(fā)所需的一切。開(kāi)發(fā)套件采用nRF5340多協(xié)議SoC作為nRF7002的主機處理器，支持低功耗Wi-Fi應用的開(kāi)發(fā)，并支持OFDMA、波束成形和目標喚醒時(shí)間等Wi-Fi 6功能。

結語(yǔ)

5G與Wi-Fi 6這兩種無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的結合，通過(guò)5G CPE來(lái)進(jìn)行信號的接收與轉換，將能夠各自發(fā)揮兩種技術(shù)的優(yōu)勢，為大范圍的物聯(lián)網(wǎng)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(hù)相關(guān)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度，若想了解更多細節與信息，請直接與艾睿電子聯(lián)系。

來(lái)源：Arrow Solution