5G和WIFI6的對(duì)比 WIFI 6的應(yīng)用前景

Wifi 6是5G時(shí)代的最新WiFi標(biāo)準(zhǔn)，速度可以提升一倍，不但擁有更快的網(wǎng)速，還優(yōu)化了大量設(shè)備同時(shí)上網(wǎng)的性能體驗(yàn)，不管是家用還是辦公，都能帶來(lái)更快的網(wǎng)速。

Wifi 6技術(shù)的革新

隨著互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，在線(xiàn)圖片、視頻、流媒體等服務(wù)對(duì)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)技術(shù)提出了更高的帶寬要求，為滿(mǎn)足用戶(hù)需求， 2009年，IEEE宣布了新的802.11n標(biāo)準(zhǔn)， 802.11n協(xié)議憑借MIMO、波束成形及40Mhz綁定等技術(shù)使最高傳輸速率達(dá)到了600Mbps。

2016年7月IEEE推出了第5代Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)802.11ac ?， 11ac工作在5GHz的頻段上，在提供良好的后向兼容性的同時(shí)，把每個(gè)通道的工作頻寬由802.11n的40MHz，提升到80MHz甚至是160MHz，再加上大約10%的實(shí)際頻率調(diào)制效率提升，最終理論傳輸速度由802.11n最高的600Mbps躍升至1Gbps。????

2018年10月3日，Wi-Fi聯(lián)盟（Wi-Fi Alliance）將基于802.11ax標(biāo)準(zhǔn)的WiFi協(xié)議正式納入正規(guī)軍，成為第六代WiFi技術(shù)。借著這個(gè)機(jī)會(huì)，聯(lián)盟又將WiFi規(guī)格重新命名，之前標(biāo)準(zhǔn)802.11n改名WiFi 4，標(biāo)準(zhǔn)802.11ac改名WiFi 5，新標(biāo)準(zhǔn)802.11ax改名WiFi 6。

802.11ax又被稱(chēng)為“高效率無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)”（High-Efficiency Wireless，HEW），將大幅度提升用戶(hù)密集環(huán)境中的每位用戶(hù)的平均傳輸率，有效減少網(wǎng)絡(luò)擁塞、大幅提升無(wú)線(xiàn)速度與覆蓋范圍。其實(shí)，設(shè)計(jì)802.11ax的首要目的是解決網(wǎng)絡(luò)容量問(wèn)題，因?yàn)殡S著公共Wi-Fi的普及，網(wǎng)絡(luò)容量問(wèn)題已成為機(jī)場(chǎng)、體育賽事和校園等密集環(huán)境中的一個(gè)大問(wèn)題。那么作為新一代WiFi協(xié)議的11ax具體都有哪些技術(shù)上的突破呢？

1、wifi6支持2.4G與5G

802.11ax協(xié)議基于2.4GHz和5GHz兩個(gè)頻段，這種雙頻段，并非是ac雙頻路由器那樣不同的頻段對(duì)應(yīng)不同的協(xié)議，ax協(xié)議本身就支持兩個(gè)頻段。這顯然迎合了當(dāng)下物聯(lián)網(wǎng)、智能家居等發(fā)展潮流。對(duì)于一些對(duì)帶寬需要不高的智能家居設(shè)備，可以使用2.4GHz頻段去連接，保證足夠的傳輸距離，而對(duì)于需要高速傳輸?shù)脑O(shè)備，就使用5GHz頻段。

2、支持1024-QAM，數(shù)據(jù)容量更高

從調(diào)制上看WiFi 5是256-QAM，WiFi-6是1024-QAM，前者的數(shù)據(jù)流最大支持4個(gè)，后者則最大支持8個(gè)，因此WiFi 5的理論吞吐量可以做到3.5Gbps，而WiFi 6則可以做到驚人的9.6Gbps。

3、支持完整版的MU-MIMO

MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）即為為多輸入多輸出技術(shù)，是指在發(fā)射端和接收端分別使用多個(gè)發(fā)射天線(xiàn)和接收天線(xiàn)，使信號(hào)通過(guò)發(fā)射端與接收端的多個(gè)天線(xiàn)傳送和接收，實(shí)現(xiàn)以更小的代價(jià)達(dá)到更高的用戶(hù)速率，從而改善通信質(zhì)量。實(shí)際上 IEEE在802.11n協(xié)議時(shí)代就引入了MIMO技術(shù)，而MU-MIMO技術(shù)可以理解為它的升級(jí)版或者是多用戶(hù)版本。

通俗來(lái)說(shuō)，以前在802.11n上面的MIMO只能說(shuō)是SU-MIMO即單用戶(hù)MIMO，傳統(tǒng)的SU-MIMO路由器信號(hào)呈現(xiàn)一個(gè)圓環(huán)，依據(jù)遠(yuǎn)近親疏，依次單獨(dú)與上網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行通訊。當(dāng)接入的設(shè)備過(guò)多時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)設(shè)備等待通訊的情況；更為嚴(yán)重的是，這種依次單獨(dú)的通訊，是基于設(shè)備對(duì)AP（路由器或熱點(diǎn)等）總頻寬的平均值。也就是說(shuō)，如果擁有100MHz的頻寬，按照“一次只能服務(wù)一個(gè)”的原理，在有3個(gè)設(shè)備同時(shí)接入網(wǎng)絡(luò)的情況下，每個(gè)設(shè)備只能得到約33.3MHz頻寬，另外的66.6MHz則處于閑置狀態(tài)。即在同一個(gè)Wi-Fi區(qū)域內(nèi)，連接設(shè)備越多寬頻被平均得越小，浪費(fèi)的資源越多，網(wǎng)速也就越慢。

MU-MIMO路由器則不同，MU-MIMO路由的信號(hào)在時(shí)域、頻域、空域三個(gè)維度上分成三部分，就像是同時(shí)發(fā)出三個(gè)不同的信號(hào)，能夠同時(shí)與三部設(shè)備協(xié)同工作；尤其值得一提的是，由于三個(gè)信號(hào)互不干擾，因此每臺(tái)設(shè)備得到的頻寬資源并沒(méi)有打折扣，資源得到最大化的利用，從路由器角度衡量，數(shù)據(jù)傳輸速率提高了3倍，改善了網(wǎng)絡(luò)資源利用率，從而確保Wi-Fi無(wú)間斷連接。MU-MIMO技術(shù)就是賦予了路由器并行處理的能力，讓它能夠同時(shí)為多臺(tái)設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)，極大地改善了網(wǎng)絡(luò)擁堵的情況。在今天這種無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量爆發(fā)式增長(zhǎng)的時(shí)代，它是比單純提高速率更有實(shí)際意義的。

值得一提是WiFi5中也使用了MU-MIMO功能，但它天生不足：設(shè)備需要連接在同一5G頻段下，要全部支持MU-MIMO功能。且設(shè)備數(shù)量要?jiǎng)倓偤貌拍苡|發(fā)這個(gè)功能。最重要的一點(diǎn)是WiFi5下的MU-MIMO功能只支持?jǐn)?shù)據(jù)下行，上傳數(shù)據(jù)時(shí)還是走得SU-MIMO。而WiFi6給我們帶來(lái)了完整版的MU-MIMO功能——至少它支持?jǐn)?shù)據(jù)上行和下行。相比于WiFi中最大的4×4 MU-MIMO規(guī)格，WiFi6擁有了8×8 MU-MIMO——最多可以同時(shí)支持向8個(gè)終端傳輸數(shù)據(jù)。如此一來(lái)適用的場(chǎng)景便多了許多，這時(shí)MU-MIMO才到了真正能用的地步。

4、OFDMA技術(shù)

長(zhǎng)久以來(lái)，WiFi一直采用OFDM作為核心傳輸方案。OFDM即正交頻分復(fù)用技術(shù)，是由多載波調(diào)制發(fā)展而來(lái)的一種實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低、應(yīng)用最廣的一種多載波傳輸方案。OFDM主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸。正交信號(hào)可以通過(guò)在接收端采用相關(guān)技術(shù)來(lái)分開(kāi)，這樣可以減少子信道之間的相互干擾（ISI）。每個(gè)子信道上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個(gè)子信道上可以看成平坦性衰落，從而可消除碼間串?dāng)_，而且由于每個(gè)子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對(duì)容易。用個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明：假設(shè)我們現(xiàn)在有很多車(chē)要從A地到B地，沒(méi)有使用OFDM技術(shù)之前，路是一條路，所有的車(chē)四處亂開(kāi)，橫沖直撞，結(jié)果誰(shuí)都快不了?，F(xiàn)在使用了OFDM技術(shù)，將一條大路劃分為很多個(gè)車(chē)道，大家都按照車(chē)道駕駛，這樣既可以提高速度，又能減少車(chē)與車(chē)之間的干擾。同時(shí)這條道的車(chē)多了，就勻一點(diǎn)到那條車(chē)少的道上去，管理上也方便很多。

OFDMA技術(shù)是在OFDM的基礎(chǔ)上加入多址（即多用戶(hù)）技術(shù)，演進(jìn)而來(lái)的。OFDMA將幀結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)，細(xì)分成若干資源單元，為多個(gè)用戶(hù)服務(wù)。以20MHz信道為例，在OFDM方案（即11n/ac）里每一幀由52個(gè)數(shù)據(jù)子載波組成，但由于這一幀只為一個(gè)終端服務(wù)。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包過(guò)小時(shí)（像聊天記錄），空載的子載波也無(wú)法分配給其他終端。而在OFDMA方案（即11ax）里每一幀由234個(gè)數(shù)據(jù)子載波組成，每26個(gè)子載波定義為一個(gè)資源單元，每個(gè)資源單元可以為一個(gè)終端服務(wù)，這樣每一幀就可以同時(shí)為9個(gè)用戶(hù)服務(wù)。用卡車(chē)?yán)泚?lái)解釋這個(gè)技術(shù)最方便直觀(guān)了。OFDM方案是為每一個(gè)客戶(hù)發(fā)一次貨車(chē)。不管貨物多少，來(lái)一單發(fā)一趟，這樣不免就有貨車(chē)空載的現(xiàn)象。而OFDMA方案會(huì)將多個(gè)訂單合在一起發(fā)貨，讓卡車(chē)盡量滿(mǎn)載上路，使得運(yùn)輸效率大大提升。

不但如此，WiFi6下OFDMA和MU-MIMO的效果可以疊加。兩者呈現(xiàn)出一種互補(bǔ)關(guān)系，OFDMA適用于小數(shù)據(jù)包的并行傳輸提高信道利用率和傳輸效率。而MU-MIMO則適用于大數(shù)據(jù)包的并行傳輸，提高單用戶(hù)的有效帶寬，同樣能減少時(shí)延。

5、TWT機(jī)制

TWT機(jī)制是專(zhuān)門(mén)針對(duì)類(lèi)似智能家居這樣的低速設(shè)備而設(shè)置的。例如配置2.4GHz頻段、20MHz頻帶的WiFi設(shè)備。路由器會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)數(shù)據(jù)交換用的喚醒時(shí)間，在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸不高的時(shí)段去依次喚醒這些低速設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。（比如下載最新數(shù)據(jù)庫(kù)，上傳生成數(shù)據(jù)等操作）這樣就可以有效避免網(wǎng)絡(luò)擁堵。這也是一種優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率的技術(shù)手段。

5G和WIFI6的對(duì)比

1、應(yīng)用場(chǎng)景：

5G是運(yùn)營(yíng)商部署的網(wǎng)絡(luò)， 5G的應(yīng)用是面向eMBB（大流量移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)）、mMTC（大連接物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)）和uRLLC（超高可靠超時(shí)延通信）場(chǎng)景的，以室外為主，5G在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，車(chē)聯(lián)網(wǎng) 無(wú)人駕駛等領(lǐng)域有強(qiáng)烈的需求。而WiFi6主要以室內(nèi)短距離覆蓋為主，Wi-Fi6的應(yīng)用可以在eMBB和mMTC場(chǎng)景作為5G的補(bǔ)充。是企業(yè)辦公的不二選擇。為企業(yè)更加智能化提供更多選擇。另外，從家庭用戶(hù)的使用角度來(lái)看，只有wifi6才能發(fā)揮出5G的最大功效。

2、從技術(shù)層面

-理想速率，wifi6的高速是通過(guò)MU-MIMO和OFDMA實(shí)現(xiàn)的。采用1024QAM，帶寬最高160MHZ，天線(xiàn)數(shù)量最多8T8R，理想速率為9.6Gbps。5G的高速是通過(guò)大規(guī)模的MIMO無(wú)線(xiàn)電技術(shù)實(shí)現(xiàn)，大規(guī)模的MIMO無(wú)線(xiàn)電技術(shù)采用幾十到幾百個(gè)天線(xiàn)用于傳播無(wú)線(xiàn)電信號(hào)，理想速率達(dá)到10Gbps， 兩者理想速率相差不大。

-?覆蓋范圍，覆蓋范圍是和發(fā)射強(qiáng)度有關(guān)的，Wi-Fi6 AP國(guó)家的認(rèn)證要求發(fā)射功率不超過(guò)0.2W，，覆蓋范圍約五百到一千平米；一個(gè)室外5G基站發(fā)射功率可達(dá)60W，其覆蓋是公里級(jí)的。就覆蓋面積來(lái)說(shuō)，5G優(yōu)于wifi6。

-?室內(nèi)單用戶(hù)體驗(yàn)：Wi-Fi6 AP最高可以是8T8R，實(shí)際速率至少為3Gbps-4Gbps。典型的室內(nèi)5G小基站天線(xiàn)一般是4T4R，實(shí)際速率是1.5Gbps-2Gbps。所以，單設(shè)備的性能Wi-Fi6會(huì)優(yōu)于5G。

3、頻譜資源：

wifi6支持的頻段是2.4GHz和5.8GHz，這些頻譜資源是免費(fèi)的，成本相對(duì)較低。5G支持1Ghz以下的低頻段，1GHz到6Ghz的中頻段，24/30Ghz到300GHz的高頻多（也成為毫米波）,雖然5G的頻譜資源很寬，很廣，但是 這些頻段都是需要授權(quán)的，中國(guó)是發(fā)牌照，國(guó)外是以拍賣(mài)的形式為主，成本非常高。

4、建設(shè)成本：

5G網(wǎng)絡(luò)因信號(hào)易衰減，需經(jīng)過(guò)嚴(yán)密規(guī)劃仿真驗(yàn)證，此外，5G頻帶和波長(zhǎng)的特點(diǎn)需要5G基站更密集，導(dǎo)致投入基站成本高。之前運(yùn)營(yíng)商在4G的投資在8千億，而5G的投資是4G的2-4倍。相比較而言，wifi6的升級(jí)僅需升級(jí)主芯片，且主芯片都是ASIC，成本本身就低于5G 所需的FPGA芯片；光纖入戶(hù)或者進(jìn)入企業(yè)后，只需要購(gòu)買(mǎi)整機(jī)Wi-Fi6 AP即可實(shí)現(xiàn)部署，成本相對(duì)基站而言非常低廉。再加上當(dāng)前主流的電腦、手機(jī)、pad以及無(wú)線(xiàn)終端均支持wifi接入，wifi6的應(yīng)用就更容易迭代出新了。?

正是由于WiFi 6具備的低功耗、低時(shí)延、高帶寬、高連接數(shù)、組網(wǎng)方便等技術(shù)特征，WiFi 6 技術(shù)將與5G形成場(chǎng)景互補(bǔ)，加速智慧家居、企業(yè)接入等室內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景落地。

5G和Wifi6各有各的長(zhǎng)處和短板，5G是運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，授權(quán)頻段，而WiFi是非授權(quán)頻段，類(lèi)似私人網(wǎng)絡(luò)，就算5G拿到了非授權(quán)頻段，由于組網(wǎng)不便、短期內(nèi)接入點(diǎn)成本很難降下來(lái)，所以WiFi 6就成了室內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)這塊很好的補(bǔ)充。

打個(gè)比方，如果把通信技術(shù)比作交通工具，5G就像飛機(jī)一樣可以迅速將快件從一個(gè)城市運(yùn)至另一個(gè)城市，但沒(méi)法幫你取1公里內(nèi)的外賣(mài)，而取外賣(mài)的話(huà)最好還是用最先進(jìn)的電動(dòng)車(chē)。

WIFI 6的應(yīng)用前景

目前不僅很多運(yùn)營(yíng)商都在招標(biāo)WiFi 6的元器件，像華為這樣的大陸芯片企業(yè)也在加速研發(fā)WiFi 6芯片，并且華為、蘋(píng)果、三星、小米主流手機(jī)品牌都已經(jīng)支持WiFfi 6技術(shù)。

這些企業(yè)都在共同推動(dòng)WiFi 6技術(shù)的普及，將加速智慧家居、企業(yè)接入等室內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的落地。

其一，基于Wifi 6技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。

有專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)到2023年左右，幾乎全部家庭WiFi設(shè)備都將更換成WiFi 6，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)接入中包括機(jī)場(chǎng)、酒店等等將有90%更換成WiFi 6。

另外目前運(yùn)營(yíng)商可能會(huì)在小區(qū)內(nèi)采用千兆光纖+WiFi 6的組合，所以居民小區(qū)固網(wǎng)寬帶也將迎來(lái)一次全面升級(jí)。

目前WiFi 5正處于去庫(kù)存階段，預(yù)計(jì)今年下半年開(kāi)始WiFi 6將迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。

其二，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)元器件、設(shè)備行業(yè)將迎來(lái)一輪高景氣周期。

以智慧家居為核心的物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景的加速落地，必然帶來(lái)室內(nèi)智能終端設(shè)備的放量。

其三，加速4K超高清、AR/VR、云經(jīng)濟(jì)等5G應(yīng)用場(chǎng)景的落地普及。

此次WiFi 6技術(shù)落地的意義不僅是無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)傳輸技術(shù)的一次全面升級(jí)，更關(guān)鍵的在于可以與5G互補(bǔ)，真正將室內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景落地，可能是物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的一個(gè)里程碑。

編輯：黃飛

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