電子發燒友報道(文/黃山明)如果說5G技術的發展,對消費者帶來顯著的改變是室外瀏覽視頻或者下載東西時,不必等待太久,那么在室內,用戶更多使用的仍是Wi-Fi,尤其在當前5G信號穿透性較弱以及基站數量不足的情況下。
Wi-Fi 6,第6代無線技術,即IEEE802.11 ax,經過了這些年的發展,如今Wi-Fi 6技術已經開始搭載在各大廠商的電子產品中。尤其在今年的疫情影響下,Wi-Fi 6正在快速普及。
Wi-Fi 6正在迅猛發展
受疫情限制,在上半年大多數人都被迫待在家中,從另一方面來看,這也加大了用戶對室內無線通信技術的需求。而作為室內最常用的通信技術,新一代Wi-Fi技術的出現,無疑會極大提升用戶的使用體驗。
移遠通信副總經理孫延明在接受電子發燒友采訪時認為,Wi-Fi 6從誕生到現在,發展非常迅猛,路由器作為其基礎設備,隨著技術的成熟,價格逐步下探,已經到了普及的范圍。在終端側,產品類型也不斷豐富,從全球范圍看,越來越多的Wi-Fi 6設備開始上市,包括電視機、筆記本電腦、機頂盒等。疫情期間,也帶動了家用視頻類的消費,Wi-Fi 6作為家庭高速無線通信的主要方式,其新產品上市節奏也在加快。
在今年疫情發展的情況下,無疑加快了Wi-Fi 6技術的發展和普及。芯訊通市場總監譚夢溪認為,Wi-Fi 6在智能家居、企業無線辦公、室內會議,遠程教育、遠程醫療中表現出的優越性是有目共睹的。
或許有人會有疑問,5G快速發展的當下,我們還需要Wi-Fi技術嗎?而事實上,Wi-Fi 6的發展將與5G緊密相連,譚夢溪認為Wi-Fi 6與5G將維持一個主內一個主外的格局,兩者在很多場景下是互相補充的。
前幾年在5G出現后,Wi-Fi將逐步退出市場的聲浪很大,這主要是因為現有的Wi-Fi協議與5G協議在理論上的帶寬、時延和連接能力差距過大,甚至無法彌補,但Wi-Fi 6的出現改變了這一切,在多個應用場景下,Wi-Fi 6與5G的互補性顯著大于競爭。
從當前的市場來看,5G套餐資費并不低,對于家庭用戶而言,利用Wi-Fi來承擔日常大部分流量消耗支出替代移動網絡是最佳的選擇。另一方面,據公開數據統計,中國智能家居市場規模從2015年的1654.4億元增長至2019年的3876.2億元,年復合增長率達23.7%。智能家居作為Wi-Fi的重要應用終端,其市場規模的持續擴大也推動著Wi-Fi的迅速發展。
Wi-Fi 6還要多久才能普及
從公開資料顯示,Wi-Fi 6的理論速度和吞吐量遠超Wi-Fi 5,同時更加省電,信號覆蓋更廣,以及可以接納更多的連接設備。如果讓消費者能夠切實的感受到這些新技術,那么對于體用體驗的提升無疑是巨大的,但想要體驗Wi-Fi 6,需要發射端和接收端都在硬件上支持才行。
譚夢溪表示,從技術角度看,相比Wi-Fi 5最高帶寬是6933Mbps,升級到Wi-Fi 6之后,可以達到9.6Gbps,傳輸速率提升了接近40%。除了速率大幅提升之外,在其他性能方面也有了很多質的飛躍,比如采用了OFDMA正交頻分多址技術,支持8×8 MU-MIMO等等。
此前所認為Wi-Fi 6最大的弊端是成本問題,想要用上Wi-Fi 6不僅要買支持Wi-Fi 6的路由器,還要更換支持Wi-Fi 6的手機或者無線網卡。但目前來看,這個問題并非無法解決。譚夢溪認為,大部分人已經用上的5G技術的手機和設備,三大運營商也在積極推進5G網絡建設,同時推出用戶攜號免費升級,家庭寬帶也可以升級到5G和Wi-Fi 6設備。目前阻礙Wi-Fi 6發展的應該是當前用戶生活場景需求,隨著生活場景需求的發展Wi-Fi 6會自然的普及。
針對家庭用戶層面,更多用到的功能是高吞吐量這個場景,比如筆記本電腦、平板、機頂盒、智能電視等,今年已經有此類產品陸續上市,隨著Wi-Fi 6路由器的更加普及,端側設備會越來越多,將帶動Wi-Fi 6在家庭場景的應用普及。
孫延明認為,今年國內主要集中在Wi-Fi 6電視、筆電等產品,預計明年Wi-Fi 6產品數量上會更多一些,同時明年可能會有機頂盒產品面世,整體家庭類應用的普及可能要2到3年之后。
我們真的需要Wi-Fi 6嗎?
一個有意思的問題是,在許多用戶的移動設備上,基本都能支持2*2MU-MIMO,理論速度可以達到2.4G,但這需要工作在160MHz頻段下,對于信號質量的要求非常高,普通情況下可能只有80MHz。盡管Wi-Fi 6的80MHz可以達到1200Mbps的速率,但在同樣情況下,Wi-Fi5的速率也可以達到866Mbps,已經遠超消費者的感知,似乎沒有必要去更換Wi-Fi 6。
數據來源:維基百科
對此,孫延明認為,Wi-Fi 6除了具有數據高吞吐量以外,MU-MIMO功能也很強大,同時具備出色的低時延、低功耗性能。未來的家庭Wi-Fi設備會有很多,除了高吞吐量的高清視頻類設備如高清電視、機頂盒、游戲機等,還有其他的一些聯網設備,比如智能空調和冰箱等,再加上手機、平板等移動設備,可能會有幾十個設備同時接入,此時MU-MIMO等技術提供的多設備管理能力就很重要,可以保證在大量設備接入狀態下的性能。另外,部分Wi-Fi應用對低時延的要求較高,比如游戲,此時Wi-Fi 6相對Wi-Fi 5也就具有特別的優勢。
此外,相比Wi-Fi 5,Wi-Fi 6在2.4G頻段的抗干擾能力得到了巨大提升,在原理上大幅提升了復雜條件下的網絡性能。尤其在如今聯網設備指數級增加的當下,網絡環境變得更為復雜,干擾更多,如何獲得較好的網絡體驗,將成為用戶體驗的一個重要指標。
而Wi-Fi 6穩定性的提升其實就在于MU-MIMO及OFDMA技術上,Wi-Fi 5只有在下行時才會啟動MU-MIMO技術,而Wi-Fi 6可以在全頻段下生效。
或許在同樣使用100M寬帶的情況下,Wi-Fi 6與Wi-Fi 5在實質上并沒有什么區別,但是我們正處于復雜的網絡環境下,如機場、演唱會、球賽現場、電競現場時,Wi-Fi 6的穩定性將顯著好于Wi-Fi 5。這對于如今許多愛好玩手游的用戶,無疑是一個福音,打個比方,當別人由于信號問題還卡在游戲中無法動彈時,你已經推塔完畢,準備開始下一局了,這顯然是兩種不同的游戲體驗。
如何解決Wi-Fi 6的穩定性及兼容問題
從性能上來看,Wi-Fi 6具備高吞吐、低時延、低功耗性能等優勢,同時還能保持多個終端并行傳輸數據,但這也帶來了新的問題,更大的數據流量疊加多終端并行傳輸數據對于穩定性的要求也更高。
芯訊通智能模塊研發部總經理周璟表示,過去,Wi-Fi 6為了避免在數據傳輸時發生沖突而引入了BSSColoring。BSSColoring通過在數據報頭加入6bits的BSSColor,讓數據可在同一信道傳輸而不會互相干擾。
具體而言,BSSColoring著色機制是在802.11ax中引入了一種新的同頻傳輸識別機制,這項技術在PHY報文頭中添加BSScolor字段對來自不同BSS的數據進行“染色”,為每個通道分配一種顏色,該顏色標識一組不應干擾的基本服務集(BSS),接收端可以及早識別同頻傳輸干擾信號并停止接收,避免浪費收發機時間。
如果顏色相同,則認為是同一BSS內的干擾信號,發送將推遲;如果顏色不同,則認為兩者之間無干擾,兩個Wi-Fi設備可同信道同頻并行傳輸。以這種方式設計的網絡,那些具有相同顏色的信道彼此相距很遠,此時我們再利用動態CCA機制將這種信號設置為不敏感,事實上它們之間也不太可能會相互干擾。
在低功耗上,Wi-Fi 6采用了TWT(Targetwaketime,目標喚醒時間)技術,可以定義每個終端的不同喚醒時間,也就是只有終端設備在收到自己的“喚醒”信息后才進入工作狀態,其余時間均處于休眠狀態,不僅可以達到并行傳輸穩定性的問題,同時可節省功耗,延長電池壽命。
每一代新技術的出現,如何向下兼容都成為工程師的難題,其MU-MIMO、OFDMA等技術是否能在更低規范的協議中使用。周璟表示,只要理解WI-FI5的OFDM與Wi-Fi 6的OFDMA的原理就明白了,其實Wi-Fi 6 OFDMA是兼容共存Wi-Fi 5OFDM的。
具體而言,在OFDM(正交頻分復用)技術下,每個用戶(終端設備)在上傳或下載數據時,在每個時間段內占用整個無線信道。終端設備按時分的方式輪流占用整個無線信道。而OFDMA(正交頻分多址)在頻域上將無線信道劃分為多個子信道(子載波),形成一個個時頻資源塊,用戶數據承載在每個資源塊上,而不是占用整個信道,從而實現在每個時間段內多個用戶同時傳輸,即一次可以和多個終端通信,不必排隊等待,提升了效率,降低了排隊等待時延。
至于MU-MIMO,雖然早在Wi-Fi4時代(802.11n)就開始使用MIMO技術了,但直到上一代Wi-Fi5(802.11ac)也只允許路由器一次與四個終端設備通信,且只支持下行MU-MIMO。而Wi-Fi 6支持多達與8個終端設備同時通信,這相當于將原來的4條單向道路擴展到8條雙向道路,成倍提升了交通效率。
積極布局Wi-Fi 6
就在今年10月份,中國電信開啟了2020天翼網關4.0集采,要求采購支持雙頻Wi-Fi 6功能的產品超過1400萬臺。這也是國內首次大規模集采Wi-Fi 6產品,這次集采,也將有力的推動Wi-Fi 6產業鏈加速成熟。
不僅是中國電信,其他幾家運營商也在積極拓展智慧家庭、智能組網業務,瘋狂尋找新的利潤增長點。有相關機構預測,隨著Wi-Fi 6相關終端規模出貨,未來2-3年,Wi-Fi 6將成為主流。
移遠針對消費類的端側和熱點的Wi-Fi 6模組,以及車規級的Wi-Fi 6產品都有布局。端側主要實現station功能,移遠Wi-Fi 6模組FG50X系列支持雙頻并發功能,每個頻段可以實現2x2 MIMO,最大提供1.775 Gbps的速率,主要應用于電視機、機頂盒以及其他要求高吞吐量的視頻通信設備領域。
同時,移遠也提供帶Soft AP功能的Wi-Fi 6模組,可以搭配移遠5G模組使用,目前已針對MIFI、CPE產品應用,在多個項目上實現落地。在車載領域,移遠也推出了車規級的Wi-Fi 6模組AF50T,用于車內Wi-Fi熱點共享以及端側連接,可以實現熱點加station共存的模式,主要應用于車機以及T-BOX等場景。
芯訊通也推出了和5G模組搭配使用的Wi-Fi 6模組W80,這款模組擁有MU-MIMO、OFDMA、TWT等革新性通信技術,可以快速部署,為新的應用場景賦能,在智能家居、企業無線辦公、室內網絡等場景中將得到有效應用,適合企業、學校、別墅等室內場景。
相對而言,5G網絡更適合在室外實現廣域無縫公網覆蓋,在對漫游、時延有較高要求的場景中更為適用。芯訊通5G 模組SIM8200G和Wi-Fi 6模組形成了一個很好的5G+Wi-Fi 6方案,可提供高速穩定的室內外網絡解決方案,未來Wi-Fi 6和5G將形成相輔相成,互補共存的局面。
小結
相比5G,Wi-Fi顯然是更適合家庭用戶使用,而Wi-Fi 6運用MU-MIMO、OFDMA、TWT等技術,讓其具備高吞吐量、低時延、抗干擾強、低功耗等優點。盡管Wi-Fi 5與Wi-Fi 6在相同寬帶環境下并沒有本質區別,但當處于復雜環境中時,Wi-Fi 6的優勢便一眼可見。隨著智能家居的快速發展致使網絡環境進一步復雜,以及用戶對于低延時、高速率通信技術需求的上升,Wi-Fi 6已經勢不可擋。
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