物聯(lián)網 (IoT) 催生了許多新的無線應用，Wi-Fi^?引領無線網絡聯(lián)接的發(fā)展已有20 多年。Wi-Fi 技術的發(fā)展和價格可承受性使Wi-Fi 變得無處不在，Wi-Fi 設備賦能全球市場的新用例和應用。

在過去的20 年中，Wi-Fi 不斷發(fā)展，每次新迭代，其名稱和標準中都添加后綴。從1999 年的Wi-Fi 1 到2020 年的Wi-Fi 6， 涵蓋IEEE 802.11b、11a、11g、11n 11ac 和11ax，標準的發(fā)展為半導體和軟件制造商提供了新的能力去開發(fā)，以支持新的應用采用Wi-Fi并為現(xiàn)有應用帶來新功能。如表1 所示，Wi-Fi 的帶寬呈指數(shù)級增長，從Wi-Fi 1 的11 Mbps 到Wi-Fi 6 的9.6 Gbps。

* 802.11be 修正案的開發(fā)正在進行中，目標是2021年初稿，預計2024 年定稿。

當Wi-Fi 4 采用稱為MIMO 或多輸入多輸出的天線技術時，速度也顯著提高。在表1 中MIMO 數(shù)據(jù)的第1 個數(shù)字表示用于發(fā)送的數(shù)據(jù)流/ 天線的數(shù)量，第2 個數(shù)字表示用于接收的數(shù)據(jù)流/ 天線的數(shù)量。對于Wi-Fi，系統(tǒng)通常是平衡的，具有相等數(shù)量的發(fā)射和接收天線，但是該技術還支持非對稱架構。

使用MIMO 類似于增加高速公路上的車道數(shù)量以支持更多的交通流量（如圖1）。Wi-Fi 5 和Wi-Fi 6也利用了下一代MIMO 技術：多用戶MIMO (MUMIMO)。MU-MIMO 同時將MIMO 性能擴展到多個客戶端。MU-MIMO 的引入支持具有多個天線的多個設備同時進行通信，并且為每個聯(lián)接分配了特有的空間帶寬。MU-MIMO 類似于多層高速公路，從而支持更多流量同時流向多個目的地。MU-MIMO 帶來的好處隨著天線數(shù)量的增加而增加，因為可以將接收客戶端劃分為子組，每個子組獲得專用帶寬。例如，具有8×8 MU-MIMO 的接入點可以將其分為三組2×2。

但是，實際影響是處理MU-MIMO 所需的信號處理成比例地增加。因此，只有該領域的專家如安森美半導體^? 才能提供能夠真正實現(xiàn)初衷的技術方案。

圖1 MIMO與MU-MIMO比較

1   采用6 GHz和MU-MIMO

最新的Wi-Fi 標準Wi-Fi 6E 包含6 GHz 未授權頻段，僅在美國提供1 200 MHz 的免授權頻譜；幾乎比當前2.4 GHz 和5 GHz 頻段總和的五倍還多。更多頻譜和通道的可用性等于更高速度的訪問、更低的延遲傳輸高性能網絡、游戲和串流。8K HDTV 和虛擬實境 (VR) / 擴增實境(AR) 應用可以輕松地與家庭中的舊版Wi-Fi 設備共存。企業(yè)熱點和戶外應用也可以利用MU-MIMO 和Wi-Fi 6E 提供的高性能多客戶端運行的可用帶寬。

Wi-Fi 6E 為行業(yè)和市場帶來了巨大的機遇，但是，采用新的頻段會給整個基礎設施帶來巨大挑戰(zhàn)。由于消費者已經渴望利用Wi-Fi 6E 的優(yōu)勢，因此OEM 和服務提供商面臨著壓力將新網關、路由器、IoT 中樞、網狀中繼器和接入點推向市場以提供Wi-Fi 6E 能力，同時對在2.4 GHz 和5.0 GHz 下運行的傳統(tǒng)設備提供高性能支持。智能家居和IoT 賦能設備如溫控器、照明、安防攝像機、媒體設備、4K 和8K HDTV 等對現(xiàn)有的傳統(tǒng)Wi-Fi 網絡提出了更高的要求，因為大多數(shù)此類設備在2.4 GHz 和5 GHz 頻段運行。IoT 設備必須提供一致的服務質量及高聯(lián)接性，以實現(xiàn)不間斷和可靠的運行。

客戶端6 GHz 的采用需要時間，主流客戶端以往要采用新的Wi-Fi 標準需要兩三年。在此之前，用戶只需要家庭中的雙頻，服務提供商和用戶都不愿意為不能用的高價服務付費。

安森美半導體的AdaptivMIMO 技術使服務提供商能開發(fā)并向所有用戶交付一體方案，從而提供最高性能的雙頻工作，并且可以通過軟件進行重新配置，以分配部分Wi-Fi 流和天線來支持6 GHz 運行，如Wi-Fi 6E 客戶端被引入家庭。這使OEM 和服務提供商可以減少部署的網關/ 路由器盒配置的數(shù)量，并簡化支持Wi-Fi 6E 的盒子的部署時間。

2   AdaptivMIMO

安森美半導體的AdaptiveMIMO 技術在MIMO 和MU-MIMO 之上，并提供了動態(tài)配置無線電和RF 前端的能力，以將8×8 5GHz 無線電拆分和配置為兩個4×4 無線電，可以同時在5 GHz 和6 GHz 運行。

對于采用2.4 GHz RF 如藍牙低功耗或Zigbee 的IoT 賦能的中樞和網關， 通過AdaptivMIMO 卸載家庭中支持6 GHz 的設備可減少總體擁塞， 并提高聯(lián)接性、范圍和減小延遲，從而改善智能家居體驗。AdaptivMIMO 一開始就準備好基礎設施來支持6 GHz 設備，以提高頻譜效率和利用率，從而促進了向6 GHz 世界的遷移。通過AdaptivMIMO 將支持Wi-Fi 6E 的設備遷移到6 GHz 頻段，可以為在擁擠的2.4 GHz 和5 GHz 頻段中運行的傳統(tǒng)設備釋放頻譜，從而為用戶提供更高的體驗質量，同時減少服務呼叫并降低網絡服務提供商(ISP) 的運營成本。

3   Wi-Fi的未來

Wi-Fi 6E 為消費者帶來了重大的新功能和優(yōu)勢，這無疑并不是業(yè)界最后一次擴展這種通用而強大技術的能力。802.11be 或Wi-Fi 7 是發(fā)展中的下一個標準，通過將信道帶寬加倍和調制來提供比Wi-Fi 6E 更高的速度能力。還添加了針對低延遲網絡的增強功能，提升高帶寬性能用于多接入點網絡中支持低延遲游戲、視頻和網絡應用。

隨著社會習慣的變化，人們越來越傾向于在線上和移動中使用更多數(shù)據(jù)，對同時流向多個設備的更高帶寬的需求將繼續(xù)增加。5G 蜂窩網絡的出現(xiàn)無疑將為戶外用戶帶來顯著的好處。但是，由于5G 仍是需授權的技術，因此它將始終由蜂窩網絡提供商控制。這樣，人們普遍認為5G 將與Wi-Fi 相輔相成，而Wi-Fi仍然是可以滿足家庭內外對更高帶寬需求的唯一免授權無線技術。

（本文來源于《電子產品世界》雜志社2021年2月期）