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无线网卡兼容性详解:PCIe与CNVi技术方案深度解析

创作时间:
作者:
@小白创作中心

无线网卡兼容性详解:PCIe与CNVi技术方案深度解析

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1
来源
1.
https://www.bilibili.com/opus/842522878103519254

本文详细探讨了无线网卡的兼容性问题,主要涉及PCIe和CNVi两种技术方案。文章从技术方案、物理接口和软件固件等多个维度,深入分析了无线网卡的兼容性问题,并提供了具体的案例和解决方案。

影响无线模组兼容性的因素

影响无线模组兼容性的因素主要有以下几个:

  • 技术方案:物理架构和通讯协议,这是根本问题;
  • 物理接口:即使同一种方案也会有多种物理接口,这是直接问题;
  • 软件固件:固件、BIOS、驱动、系统,这是一团乱麻的问题。

技术方案

现在主流的无线模组技术方案有两种:


传统架构(左);CNVi架构(右)

  • 传统架构:WiFi(PCIe)+BT(USB)无线网络和蓝牙模块都拥有完整的物理层(上图绿色)和协议层(上图蓝色),二者都挂在南桥(PCH,下略)下面,WiFi通过PCIe总线与PCH进行通讯,BT则通过USB总线,数据最后由PCH递交给CPU进行处理。
  • CNVi架构:WiFi(CNVio)+BT(GPIO-USB)无线网络的MAC、蓝牙的MAC和Modem都集成到了PCH内,其中WiFi部分不再占用PCIe通道,Intel为其设计了一个专门的CNVio通道(通道也代表其协议,下略),BT部分模组与PCH之间通过GPIO总线进行通讯,但最终还是挂在PCH延展的USB总线下面。由于CNVi模组不再拥有完整的物理层和协议层,且主要以射频模块为主,故又称其为伴射频(CRF,companion RF)模组。

理论上CNVi架构由于其高度集成的特性,总体性能要高于同定位的传统架构,但因为南桥的散热问题导致其与传统架构“网卡叠叠乐”的表现半斤八两,但这还不是它最大的争议。

从上文可以看出CNVi架构并没有真正意义上的技术创新,只不过是把传统的设计解构重组,将可替换的组件全放在CRF模组里,理论上CRF的部分跟传统模组一样可以前后兼容,甚至要是AMD给Ryzen也开个CNVio通道,锐龙照样也能支持CNVi模组——但偏偏CNVi模组的兼容性就像USB-C一样五花八门各种乱象丛生:

在早期使用CNVio1代通道模组的技术文档中Intel并未指明CNVi协议的兼容性,到了后面使用CNVio2代通道的模组发售后,Intel在产品介绍页面将兼容性缩小到CNVio(9代酷睿及之前)和CNVio2(10代酷睿及之后)两代协议上来。然而消费者实际尝试发现实际产品既有遵循Intel官方说明的——例如Intel自家的NUC8、NUC9系列;也有能前后兼容两代技术的——例如【微星Z490M-S01】支持CNVio协议的9462AC和9560AC,并能成功升级CNVio2协议的AX201,同样的还有移动端的【神舟战神TX9-CU5DK(HM470)】等,可以同时支持两代CNVio协议。

这下可乱套了。Intel官方T5社区上的相关的讨论:

LTT社区也有:

然而Intel一直车轱辘话,并没有给与明确答复,T5上面的员工也表示搞不清楚。然后,更乱的来了——同样采用CNVio2协议的WiFi6E系列的AX211/411不能用在早前发布的10、11代酷睿平台上,例如Intel自家的NUC10、NUC11系列;但是,又有能正常升级AX211/411的10、11代酷睿平台,例如【联想小新Air 14 2020(i5-1065G7)】、【联想小新Air 15 2021(i5-1135G7)】等。

好家伙,我直接曹操盖饭!但是Intel的操作更下头,直接宣布不同的CNVi模组要固定搭配的Intel处理器平台,且要注意主板厂商的差异化设计——摆烂摆地让人哑口无言。

但是好在私聊中,国区的技术人员给了确切的答复:

所谓的“调校”就是指OEM在实际产品上的功能缩限。

物理接口

接口只是一种连接器,并不都专用于无线协议,且功能缩(阉)限普遍存在,实际产品还要看具体设计。

这里把WiGig和LTE放进去一起简单了解一下。

WiGig模组

在原有无线模组基础上,添加了额外的802.11AD 60GHz频段支持,有一组额外的60GHz WiGig天线,天线端子统一采用IPEX 2代端子,上但仅推出两代便停止开发了。其中Intel方面的产品会在原有无线模组名称前加个“1”,例如Intel 18265AC对应8265AC。

传统模组

传统模组使用过各种五花八门的连接器,早期日系品牌和美国联想ThinkPad系列是重灾区,后来这些接口渐渐被Mini PCI-E(mPCIe)、再到现在主流的M.2连接器取代。

  • mPCIe:
  • 连接器:母座、插头都是一个标准。mPCIe和mSATA虽然接口一样,但二者协议不同,如果主板没有相关的硬件和BIOS,则同一个接口无法兼容两种协议。
  • 协议:无线模组走PCIe x1通道,WiGig和LTE走PCIe x2通道,BT或GPS走USB通道,因此理论上无论何种接口形式这三种模组都可以互相转接兼容,或者引出额外的PCIe和USB通道给诸如NVMe固态硬盘等其他设备。不过具体的PCIe通道数要看实际主板设计,有的接口给全两条,有的则只会给一条,譬如只有一组PCIe通道的能使用完整的无线模组功能,但无法使用WiGig 802.11AD 60GHz频段,LTE也只能半速;还有的公司通过识别ID来缩限接口的兼容性,譬如大家所常知的联想/Dell/日系白名单等,故实际产品还要看具体设计。
  • 天线:天线端子为IPEX 1代(WiGig天线统一为2代)。天线通常为两组,即两发(Tx)两收(Rx)2x2配置,其中一组2.4G和BT(LTE则为GPS,下略)共用一组,也有3x3的配置,会多一组2.4G或5G天线,或者BT单独一组天线,工业无线网络模组没有BT模块但有更多组天线。LTE模组同理。通常情况天线复用不区分频段,IPEX接口随便接,但是也有特殊情况,实际产品还要看具体设计。

  • M.2:
  • 连接器:用于无线模组的M.2母座常见有Key A/E/B三种,其中Key E母座最常见,兼容Key A+E/E两种接头的无线模组;Key A用于WiGig并兼容Key A+E的无线模组;Key B专用于LTE。PCB插头方面,Key E的传统模组去掉部分空针脚其实就是Key A+E,容易和CNVi模组混淆,但二者架构并不一样;Key A的WiGig模组,除了60GHz部分多出来的针脚,其他部分与Key A+E无线模组完全相同,所以能共用Key A母座且相互兼容;Key B LTE和Key B+M SATA虽然接口一样,但二者协议不同,如果主板没有相关的硬件和BIOS,则同一个接口无法兼容两种协议。
  • 协议:因为基础架构相同,所以接口特性上与mPCIe版本也相同。LTE的Key B本质也仍旧是PCIe x2 (LTE) + USB (GPS),理论上可以直接兼容Key B或Key B+M的NVMe协议固态硬盘,但是部分厂家的接口带切换设计,需要去BIOS中手动切换或者手动屏蔽部分针脚。接口的功能缩限仍旧存在,实际产品还要看具体设计。
  • 天线:天线端子为IPEX 2代。数量和功能同mPCIe版本。也有频段区分的特殊设计,实际产品还要看具体设计。
  • PCIe和M.2的转接:
    传统模组因为架构没变,各种接口可以通过转接进行兼容,譬如M.2传统模组+M.2 Key E-mPCIe转接板就能得到下面的等式:


M.2传统模组+M.2 Key E-mPCIe转接板=mPCIe传统模组

甚至还有“奇行种”转接板都替你省了:


板载传统模组转mPCIe接口版本

CNVi模组


M.2 CNVi模组

CNVi模组统一采用M.2 Key E连接器,除了协议不同,其他方面与M.2传统模组没有区别。部分主板的M.2 Key E接口同时兼容传统模组和CNVi模组,可自由切换工作模式,但这不是标配选项,实际产品还要看具体设计。

软件固件

软件驱动和固件其实都是驱动,只是运行层级不同。

固件可以单独放在硬件附近的储存器里,譬如显卡的vBIOS、LED控制器固件等;也可以和其他硬件的整合到一起,譬如主板的BIOS、CNVi模组PCH部分的固件等;还可以拆分开,把部分固件功能放到软件驱动里,譬如我们熟悉的蓝牙、集成式雷电4。

A1

这里解释一下

中提到的“驱动升级蓝牙固件版本”问题:

设备管理器中的蓝牙固件其实是打包在软件驱动里的,本质就是运行在系统层的驱动,跟你的键鼠、摄像头驱动没区别;

驱动增加了版本号,开发了原有硬件的新功能,当然你的无线模组就免费升级蓝牙5.x了。

001批次 LMP12.x BT5.3

微软官方:我的电脑运行哪个蓝牙版本?

安装驱动还需要考虑系统兼容性,以Intel无线模组和Win7、Win10 OS为例:

8265AC是最后一款驱动支持Win7的Intel无线模组;
CNVi模组的驱动仅支持Win10及后续系统。

A2

这里纠正一下

中提到的,AX411/AX1690i要想实现双频WiFi连接(Intel方称DCT,Double Connect Technology)必须要无线路由器双频合一,这点是片面的,实际上同手机端一样,在这两个模组各自的控制软件中都有单独控制2.4G和5/6G接入点的选项。

5G和6G共用一组天线,纯理论可以做到单组天线5G和6G双频双收发,但AX411不支持。

DCT仍旧属于传统双网卡(wlan0/wlan1)技术范畴,非WiFi7 MLO。详见知乎专栏《MLO链路聚合技术》:

当然你也可以选择只打驱动不安装控制软件,这时候由于Windows不像AOSP一样集成了双频WiFi连接的API,在WiFi接入点界面只能选择一个SSID,这时候如果不无线路由器不开启双频合一,Windows就只能选取一个频段接入。

另外ICPS(Intel Connectivity Performance Suite)不是AX411独占的套件,而是AX411是独占ICPS中的DCT功能,其他WiFi6/6E系列产品也能使用ICPS;也不是ICPS仅支持Win11,而是ICPS仅支持64位的Win10和Win11(因为ICPS本身是64位的)。这些我在

第三节也提到过(不用去看)。

IKPS(Intel Killer Performance Suite)同理,但没有平台限制。

ICPS则是有平台限制的,这里直接挂官网截图:

Evo和vPro认证是写在ME固件里的,最后封装在BIOS里与你的主板绑定。这里不需要你的无线模组也是vPro认证版本。

下面附上相关网址:

  • ICPS
  • 官方宣传页:
  • 官方白皮书:
  • 官方软件下载地址:
  • IKPC:
  • 官方白皮书:
  • 官方软件下载地址:

关于WiFi6的体验升级

  1. 同样是5GHz频段,频宽越大信号穿墙后强度越高;
  2. 160MHz是现在路由器中最大的频宽,会直接的影响WiFi的速度:
  • 在WiFi4中,最大的频宽只有40MHz,单流(1x1,一组天线)带宽为150MHz;
  • 在WiFi5中,最大的频宽支持到了80MHz和160MHz,单流的带宽最高分别是433Mbps和867Mbps;
  • 在WiFi6中,最大的频宽还是160MHz,但是单流的带宽最高可以达到1.2Gbps。# 通讯数据使用的是1000进制GB而不是计算机基础科学里的1024进制GiB。
  1. 最后需要注意网络带宽的木桶效应:虽然WiFi6相比WiFi5有提升,但是在原生宽带网速比较低的情况下是无法体验到的,例如百兆宽带,基本上WiFi6和WiFi5区别不大,但是如果是千兆宽带,那么体验就会出现不同。

最后附赠两个科普视频:

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