據(jù)了解,最新一代WiFi6(802.11ax)的傳輸速率最高可達9.6Gbps,也就是說理論傳輸速度達到了1.2GB/s的傳輸速度。隨著WiFi6的到來,將會覆蓋更多樣化的應用,例如物聯(lián)網(wǎng)、汽車,到4K視頻傳輸?shù)取?/p>
蜂窩通信與WiFi,就像移動設備上的兩大高手。彼此勢均力敵:一個主室內(nèi),一個主室外。WiFi是移動網(wǎng)絡的室內(nèi)覆蓋補充,也承擔著大量的數(shù)據(jù)流量卸載,二者既想各自占山為王,但也時不時地相互成全對方。
然而隨著5G時代的到來,考慮到5G具有媲美wifi的傳輸速率以及比wifi更廣泛的覆蓋與使用的便捷性,因此在市面上就出現(xiàn)了諸如“5G必將干掉WiFi”、“WiFi遲早將被淘汰”、“WiFi活不過5G時代”,各種言論層出不窮。在一片爭論聲中,WiFi6姍姍來遲。
前不久,Wi-Fi聯(lián)盟正式發(fā)布Wi-Fi 6標準,相比于目前正在廣泛使用的上一代Wi-Fi標準,Wi-Fi 6將具有更快的帶寬和更加高效的成熟效率。WiFi6能否與5G分庭抗禮呢?在談這個問題之前,我們需要先對Wi-Fi6做一個充分的了解。
WiFi6是什么?
最新一代WiFi6,用技術(shù)術(shù)語來說,就是802.11AX。去年10月初, Wi-Fi規(guī)格重新命名,新標準802.11ax改名為Wi-Fi 6。同時,前幾代WiFi名稱也相應的作出了改變:
802.11b — WiFi 1 (1999)
802.11a — WiFi 2 (1999)
802.11g — WiFi 3 (2003)
802.11n — WiFi 4 (2009)
802.11ac — WiFi 5(2014)
簡單來說就是,以前的WiFi命名復雜、繁瑣,而現(xiàn)在命名就是通俗易懂。而對我們消費者最大的影響就是,在往后我們買路由器只需要知道,WiFi后面的數(shù)字越大,技術(shù)越先進就是了。
據(jù)了解,最新一代WiFi6(802.11ax)的傳輸速率最高可達9.6Gbps,也就是說理論傳輸速度達到了1.2GB/s的傳輸速度。隨著WiFi6的到來,將會覆蓋更多樣化的應用,例如物聯(lián)網(wǎng)、汽車,到4K視頻傳輸?shù)取?/p>
WiFi 6厲害在哪里?
01 完整版的MU-MIMO技術(shù)
要說明WiFi 6厲害在哪里。我們要先來說說目前的主流WiFi 5路由器的問題。下邊是一款主流普通的雙頻路由器。支持300M帶寬2.4G頻段和867M帶寬5G頻段——你的設備只能接收其中一個頻段的信號。目前市售大約在200-300之間,雙空間流(看上去有四根天線,實際上兩對天線發(fā)送的是重復信號,起到信號放大的作用)這樣主流的路由器家用基本上已經(jīng)夠用。
那么再高端一些的路由器,同樣是WiFi 5的規(guī)格下它的技術(shù)有什么進步呢?我們以價格在上千元的網(wǎng)件夜鷹 R8000P為例子。
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其標稱的AC4000只是三個獨立頻段的帶寬累加值,即2.4GHz的750Mbps + 5GHz(1路)的1625Mbps + 5GHz(2路)的1625Mbps,但是不管你的終端有多強,它只能工作在其中一個頻段下面,并不能同時連接雙頻或三頻來實現(xiàn)并發(fā)傳輸。
且1625Mbps帶寬是需要3×3的天線實現(xiàn)的,但絕大多數(shù)智能手機和平板電腦最高只支持只到2×2(對于移動設備來說,做太多的WiFi天線,體積,耗電和散熱都成問題)——也就是說絕大多數(shù)無線設備連接網(wǎng)件夜鷹 R8000P也只能獲得541 Mbps*2=1082Mbps的帶寬 與我們前面介紹的三百塊的路由器的867Mbps帶寬相差無幾。
當然高端路由還有MU-MIMO功能。類似這樣:
上圖是普通路由器的信號傳輸方式與具備MU-MIMO功能的高端路由器信號傳輸方式的不同。這也是商家推銷高端路由的賣點之一。4*4天線的路由器同時可以傳輸2×2的筆記本電腦、1×1的手機A和1×1的手機B。但實際上觸發(fā)這個功能的條件非常苛刻:需要連接設備都在同一5G頻段下,設備全部要支持MU-MIMO功能。且設備數(shù)量要剛剛合適才能觸發(fā)。(MU-MIMO實際容量也就2到3個終端。老實說,兩三個終端也擁堵不到哪去……) 且WiFi 5下的MU-MIMO功能只支持數(shù)據(jù)下行,所以這是一個并不值得用戶買單的雞肋功能。
因此支持WiFi 5的路由器,無論有多貴。無線部分的性能也就是那樣。相比之下WiFi6的MU-MIMO功能就進化了很多——至少它是支持上行和下行的完整版。且相對于WiFi 5最多支持的最大規(guī)格是4×4 MU-MIMO,WiFi 6擁有8×8 MU-MIMO,可以同時向8個終端共享上行、下行的MU-MIMO數(shù)據(jù)包。如此一來適用的場景便多了很多。
02 OFDMA技術(shù)
OFDMA應該算是11ax真正黑科技的地方。簡單說,OFDMA將幀結(jié)構(gòu)重新設計,細分成若干資源單元(RU),從而為多個用戶服務。
用卡車拉貨來形容OFDMA技術(shù),在原先的OFDM技術(shù)中(11n/ac中使用的方案)是按訂單發(fā)貨。無論貨物多少,來一單發(fā)一趟車,空載率會很高。而OFDMA技術(shù)會將多個訂單聚合在一起。讓卡車盡量滿載上路。這樣就使得運輸效率大大提高了。
OFDMA與MU-MIMO技術(shù)的區(qū)別
OFDMA:適用于小數(shù)據(jù)包的并行傳輸,提升信道利用率與傳輸效率。其狀態(tài)穩(wěn)定,不容易受終端影響。
MU-MIMO:適用于大數(shù)據(jù)包的并行傳輸,提升多空間流的利用率與系統(tǒng)容量。提高單用戶的有效帶寬,但運行狀態(tài)不夠穩(wěn)定,很容易受終端影響。
03 MCS(調(diào)制與編碼策略)的提升
從數(shù)據(jù)角度來看,單條空間流80M帶寬的關(guān)聯(lián)速率從433Mbps提升到了600.4Mbps,理論最大關(guān)聯(lián)速率(160M帶寬,8條空間流)從6.9Gbps提升到9.6Gbps左右。
簡單的說11ax承載的數(shù)據(jù)量能力實際提高了30%左右。
5G VS WiFi6
5G網(wǎng)絡,作為第五代移動通訊技術(shù)。5G在長時間大面積的宣傳、預熱與討論下,大家都對其比較熟悉了。5G的理論帶寬是4G網(wǎng)絡的百倍(理論下行速度10Gb/s),同時還有低時延和低耗電的特性。即將取代4G網(wǎng)絡成為下一代的通訊網(wǎng)絡。目前5G通訊標準還沒有完全確定下來,只有針對5G手機的eMBB場景(大流量帶寬標準)已經(jīng)被確定下來。今年下半年會有大量手機廠商推出5G手機,電信運營商也將推出5G套餐供用戶嘗鮮。
5G技術(shù)中還有URLLC(低延時通信)和mMTC(大物聯(lián)網(wǎng))的標準沒有指定下來,整個標準在ITU(國際電信聯(lián)盟)上全面通過,預計要到2020年左右。三大運營商在建設中的5G基站基本普及也要等到2020年。
WiFi6相比較于5G顯得低調(diào)很多了。2018年10月3日WiFi聯(lián)盟將基于802.11ax標準的WiFi納入正規(guī)軍,并正式更名為WiFi6。將前兩代技術(shù)——802.11n和802.11ac分別命名為WiFi4 和WiFi5。
與WiFi5相比,WiFi6在網(wǎng)絡速度方面更加快速,容量上也越來越大。不但如此,WiFi6還加入了多用戶多入多出技術(shù)(MU-MIMO)和正交頻分多址(OFDMA),使得WiFi6能同時服務多設備能力大大提高。不過WiFi6目前面臨與5G同樣的問題——需要時間普及。我們手上所有的設備都要支持WiFi6協(xié)議(包括路由器、手機、無線網(wǎng)卡等),這個技術(shù)才能真正被用起來。介于用戶更新設備的速度,WiFi6真正普及的時間可能會比5G還要長。關(guān)于5G和WiFi6具體比較不再累述,一表讓你一眼把5G 、WiFi6看到底。
表一
5G在哪里與WiFi6競爭,相互補充?
2019 年,基于運營商的移動連接(LTE 和 5G 蜂窩網(wǎng)絡)和非授權(quán)無線網(wǎng)絡(WiFi6,或者稱為 802.11ax)將在兩個主要方面相互靠攏:無線電信號編碼和資源調(diào)度。
這兩種無線系統(tǒng)采用相同的方法將更多用戶和數(shù)據(jù)壓縮到它們使用的頻率中,使每個基站或無線接入點都能同時與更多設備通信。盡管在技術(shù)上有所靠攏,但是基于運營商的無線系統(tǒng)和非授權(quán)無線系統(tǒng)之間依然存在許多差異,這些差異體現(xiàn)在成本、基礎設施布局,以及它們?yōu)槠髽I(yè)網(wǎng)絡操作人員提供的管理控制級別等方面。這些因素將決定企業(yè)如何圍繞無線功能的保留和增加做出規(guī)劃。
在企業(yè)環(huán)境中,由于位置、應用程序和設備類型的不同,WiFi6和5G既相互競爭也相互補充。下面給出相互競爭幾個例子:
企業(yè)可以購買5G小型蜂窩設備(小型蜂窩塔)并在內(nèi)部部署,為員工提供5G覆蓋,慢慢用5G取代WiFi。
由于WiFi標準的不斷發(fā)展,企業(yè)每3-5年就要對其無線上網(wǎng)設備進行一次升級。有了5G,這些開銷可以外包給服務提供商。服務提供商將負責定期升級他們的無線基礎設施。
在某些用例中,5G可以補充WiFi6如:
在增強型移動寬帶(eMBB)用例中,客戶端設備(CPE)可以連接到5G網(wǎng)絡以實現(xiàn)Internet連接,并可以通過WiFi6在本地提供連接服務。
5G可以補充WiFi6在住宅固定無線的使用情況(例如最近由Verizon推出的5G家庭服務)。借助5G,服務提供商可以降低其調(diào)度操作的成本,并使客戶能夠通過自助服務機制激活其Internet連接服務。
即使在企業(yè)中,WiFi通過支持WiFi的筆記本電腦和移動設備也具有更高的滲透率。雖然從移動設備中消除WiFi并將其完全轉(zhuǎn)換為5G更容易,但從筆記本電腦中刪除WiFi并不容易。此外,在企業(yè)中推出WiFi6比5G網(wǎng)絡要便宜得多。企業(yè)推出WiFi6的時間也比5G要短。
除了在企業(yè)中,未來WiFi6 和 5G 會有角色的變化,二者由于速度快,高帶寬等特點也正悄悄地改變物聯(lián)網(wǎng)。隨著5G和WiFi6在2019年上市,物聯(lián)網(wǎng)設備會被設計成發(fā)送更多信息只需消耗更少的能源,這些技術(shù)可以讓設備始終保持在線或連接狀態(tài)。各種類型的設備也可能開始使用SIM卡或嵌入式SIM卡來啟用蜂窩功能,這將改變WiFi設備的當前趨勢。
WiFi6 和 5G都采用了使資源更具有確定性的調(diào)度方法,這對自動化制造、醫(yī)療、能源和其他各種行業(yè)中使用的任務關(guān)鍵型物聯(lián)網(wǎng)資產(chǎn)也具有重要意義。WiFi6 無線接入點未來會增加對其他無線電技術(shù)的支持(例如藍牙和 Zigbee),這些接入點會成為更加強大的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān),甚至兼而成為有用的無線傳感器,幫助跟蹤和管理設備。
值得關(guān)注的是,作為 LTE 技術(shù)(及隨后的 5G 技術(shù))的延伸,CBRS(公民寬帶無線電服務)據(jù)稱可以作為 WiFi6 的互補技術(shù),用于在建筑內(nèi)部提供無線連接。在美國,CBRS 使用的是未被 WiFi 或現(xiàn)有 LTE/5G 服務使用的 3.5Ghz 范圍內(nèi)的頻段,所以不太可能被一般的消費者接入的設備干擾。很快,一些初期的 CBRS 功能便會實現(xiàn)商品化。對于機器人等需要穩(wěn)定無線和移動連接的設備,CBRS 將成為 WiFi6 的理想補充。
當然,與 WiFi6 相比,5G 技術(shù)也有自己的優(yōu)勢。對于企業(yè) IT 而言,在 WiFi 并非理想選擇的區(qū)域,5G 將是革命性的技術(shù),例如如果有數(shù)百臺甚至數(shù)千臺的物聯(lián)網(wǎng)設備需要無線連接,在企業(yè)自己擁有的大樓內(nèi),WiFi6 將是連接物聯(lián)網(wǎng)設備的必選無線技術(shù)。當物聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)移到企業(yè)大樓以外的區(qū)域時,傳感器仍然可以利用 5G 作為無線傳輸模式,以獲得具備足夠速度和可靠性的連接。
5G和WiFi6讓物聯(lián)網(wǎng)設備“活”了起來,也改變了我們使用物聯(lián)網(wǎng)設備的方式。
結(jié)語
5G取代WiFi的可能性不高,相反WiFi會通過5G技術(shù)繼續(xù)演進和升級,在未來相當長的一段時間里,5G將與WiFi6共存并進,相互補充,而且兩者在工業(yè)生產(chǎn)、物聯(lián)網(wǎng)、智能駕駛等諸多領(lǐng)域都有很大的應用潛力和想象空間,幫助各行各業(yè)爆發(fā)出新的生產(chǎn)力。
編輯:黃飛
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