5G的黃金搭檔——WiFi6,一個改變世界,一個改變生活

2020年2月13日小米發佈了10週年夢幻手機——小米10,正式進入高端手機市場。除去各項參數,產品本身沒有什麼驚喜,但是小米10引入了一個重大技術升級,引起了廣泛關注。雷軍在發佈會上專門用了5分鐘來講這個技術——WiFi 6,可能每個人都是第一次聽說WiFi 6,那麼這個雷軍花5分鐘來講的WiFi 6到底是什麼?


5G的黃金搭檔——WiFi6,一個改變世界,一個改變生活


雖然即將到來的5G移動網絡已經取得了很大成就,但商業和住宅使用的主要網絡技術是來自ISP的寬帶網絡。這些連接顯然已經成為物聯網發展的主要障礙,物聯網在很大程度上是早期採用者的一個利基概念,他們有足夠的可支配收入來投資這些設備以及運行它所需的連接速度。然而,這可能即將發生變化,因為WiFi6為這些設備開闢了大量的空間,而這些空間是以前沒有的。從十幾個家用電器連接到您的家庭網絡到零售商店的所有東西都使用WiFi6傳感器在貨架上自動跟蹤庫存並在庫存過低時下新訂單; 你可以期待看到WiFi 6開始在背後進行各種改變,從而實現各種新的進步。


什麼是WiFi6?

WiFi 6,其實就是第6代無線技術——IEEE 802.11 ax,802.11是什麼?你估計不知道。


故事還要從23年前說起。

1997年,全球最大的專業學術組織電氣電子工程師協會(Institute of Electrical andElectronicsEngineers,IEEE)推出了世界上第一個無線局域網標準IEEE802.11,工作頻段為2.4GHz,數據傳輸速率為2Mbit/s,實現了無線上網,解決了上網受網線束縛的問題。為滿足日益增長的無線上網需求,IEEE先後推出了802.11a, 802.11b,802.11g,802.11n,802.11ac等標準(見下表),得到了大量廠商支持,獲得了廣泛應用,特別是廣泛應用於賓館、飯店、機場、車站、體育館、會場、大學教室、圖書館、辦公室、家庭等室內。

WiFi工作頻段及傳輸速率


5G的黃金搭檔——WiFi6,一個改變世界,一個改變生活

WiFi6是由無線網網絡標準的WiFi聯盟提出的命名規則,將802.11ax改為WiFi6,於2019年發佈,現在市面上的路由器都是802.11ac,也就是WiFi5,是2014年WiFi聯盟發佈的,還有較早的802.11n是2009年發佈,就是WiFi第4代。WiFi6更名,讓購買路由器的我們可以明確選擇標準,而不會被無良廠商忽悠,802.11ac這種老命名太過於術語專業化,所以WiFi聯盟才出了WiFi6的標準。順便還做出了WiFi456的圖標,消費者們今後就不用看著一長串數字不知所措。只用看產品上的“WiFi6”標識就可以知道這是支持最新標準的產品了。

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那WiFi6和傳統WiFi區別呢,當然是速度更快了,性能更強了,採用的技術也不一樣了。WiFi6的最高速率可達9.6Gbps,它就是為5G時代而生的,而且優化了信號上行覆蓋,與NB-IoT物聯網完美的相契合。Wi-Fi5採用OFDM技術,Wi-Fi6借用了蜂窩網絡採用的OFDMA技術,很多個設備可同時傳輸,都不用排隊和等待、也不用互相搶網速,提升高效的效率,又降低延時,具體數據見下表:


5G的黃金搭檔——WiFi6,一個改變世界,一個改變生活


增強至1024-QAM的調製方式讓數據的收發過程更加緊密,同樣的信號下可以傳輸更多的信息量,相比Wi-Fi 5的256-QAM最大可有25%的速度提升。Wi-Fi 6也同時利用到2.4 GHz和5GHz兩個頻段,多頻段收發減少一邊網絡擁堵一邊閒置的尷尬情形。

WiFi6有哪些特點?

①速度

WiFi6在160MHz信道寬度下,單流最快速率為1201Mbit/s,理論最大數據吞吐量9.6Gbps。跟前五代比一比:第一代 802.11b(Wi-Fi 1),最快11Mbit/s第二代802.11a(Wi-Fi 2),最快54Mbit/s第三代 802.11g(Wi-Fi 3),最快54Mbit/s第四代 802.11n(Wi-Fi 4),單流帶寬最快150Mbit/s第五代802.11ac(Wi-Fi5),單流帶寬最快867Mbit/s 相對WiFi 5(802.11ac),提升至1.4倍;相對WiFi 4(802.11n),提升至8倍。

②續航

這裡的續航針對連接上WiFi 6路由器的終端。WiFi 6採用TWT(目標喚醒時間),路由器可以統一調度無線終端休眠和數據傳輸的時間,不僅可以喚醒協調無線終端發送、接收數據的時機,減少多設備無序競爭信道的情況,還可以將無線終端分組到不同的TWT週期,增加睡眠時間,提高設備電池壽命。

③延遲

WiFi 6平均延遲降低為:20ms,WiFi 5平均延遲是30ms。

WiFi6核心技術

WiFi 6與前面幾代無線技術不同的地方在於引進或者升級了兩大技術,MU-MIMO(Multi-User-Multiple-Input-Multiple-Output,多用戶-多輸入多輸出)和OFDMA(正交頻分多址技術)

MU-MIMO

原來路由器是可有支持4×4 MU-MIMO ——你可以把它想象成4條天線同時對設備發送數據。但大多數的移動設備(像手機和筆記本)由於體積的原因通常都只設計了一或兩條接收天線(2×2MIMO Wi-Fi)。所以在SU-MIMO模式下,只能同時給一個設備傳送數據。路由器和設備間的傳輸會造成信道的浪費。

5G的黃金搭檔——WiFi6,一個改變世界,一個改變生活

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而WiFi6給我們帶來了完整版的MU-MIMO功能——至少它支持數據上行和下行。相比於WiFi中最大的4×4 MU-MIMO規格,WiFi6擁有了8×8 MU-MIMO——最多可以同時支持向8個終端傳輸數據。如此一來適用的場景便多了許多,這個MU-MIMO才到了真正能用的地步。


WiFi6真正厲害的——OFDMA技術

與WiFi5採用OFDM(正交頻分複用技術)技術不同,WiFi6借用了蜂窩網絡採用的OFDMA,多個終端可同時並行傳輸,不必排隊等待、相互競爭,從而提升效率和降低時延。舉個例子,原來一個時間段只能有一個載波去傳輸一個數據包,採用OFDMA 後就相當於在一個時間段可以有多個載波同時傳輸多個數據包。


用卡車來貨來解釋這個技術最方便直觀了。OFDM方案是為每一個客戶發一次貨車。不管貨物多少,來一單發一趟,這樣不免就有貨車空載的現象。而OFDMA方案會將多個訂單合在一起發貨,讓卡車儘量滿載上路,使得運輸效率大大提升。

5G的黃金搭檔——WiFi6,一個改變世界,一個改變生活

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不但如此,WiFi6下OFDMA和MU-MIMO的效果可以疊加。兩者呈現出一種互補關係,OFDMA適用於小數據包的並行傳輸提高信道利用率和傳輸效率。而MU-MIMO則適用於大數據包的並行傳輸,提高單用戶的有效帶寬,同樣能減少時延。

OFDMA和MU-MIMO作為WiFi 6的核心技術,通過分別在頻率空間和物理空間上提供多路併發技術,帶來了網絡性能與速度的極大提升,全面優化用戶體驗,重新定義了WiFi的速度與激情。


TWT機制讓慢速設備不再長時間佔用帶寬


以上幾項技術為WiFi6的高性能鋪平了道路,但隨著智能家居的逐步推廣。我們的路由器連接往往不僅有像手機,筆記本電腦這樣對網絡需求比較高的終端。也有各種對帶寬要求不高的智能家居設備。但是這些設備也是需要持續和路由器保持連接。一定程度上也會影響我們的網絡狀態。特別是當他們進行傳輸數據的時候,一定程度上也會拖慢網絡的響應速度,為此WiFi6加入了TWT機制(Target Wake Time)。TWT機制是專門針對類似智能家居這樣的低速設備而設置的。例如配置2.4GHz頻段、20MHz頻帶的WiFi設備。路由器會自動生成一個數據交換用的喚醒時間,在網絡數據傳輸不高的時段去依次喚醒這些低速設備進行數據交換。(比如下載最新數據庫,上傳生成數據等操作)這樣就可以有效避免網絡擁堵。這也是一種優化網絡帶寬利用率的技術手段。


WiFi6和5G

WiFi 6和5G 對比怎麼樣呢?


5G是蜂窩數字移動通信技術,既可用於廣域高速移動通信,又可用於室內無線上網,具有傳輸速率高、時延小、併發能力強等優點,但系統複雜、成本高。WiFi 6是無線接入技術,主要用於室內無線終端上網,具有傳輸速率高、系統簡單、成本低等優點,但不適用於高速移動通信。5G和WiFi 6具有以下特點:

(1)5G上行峰值傳輸速率達10Gbit/s,下行峰值傳輸速率達20Gbit/s。WIFI 6在80 MHz帶寬下,單條空間流的峰值速率為 600Mbit/s,在帶寬為160MHz、8條空間流的情況下,峰值速率達 9.6Gbit/s。

(2)5G在eMBB場景下時延小於4ms,在uRLLC場景下時延小於1ms。WIFI 6平均時延為20ms,遠高於5G的時延。因此,在時延方面,5G優於WIFI 6

(3)5G移動性強,跨區連接速度快,可實現跨區網絡無縫切換。WIFI 6跨區建立連接慢。

(4)5G系統複雜、成本高,WIFI6系統簡單、成本低。因此,在系統建設投入方面,

WIFI 6優於5G。


WiFi6值得擁有嗎?

答案是肯定的

現在市面上WiFi 6 相關路由器價格還是特別昂貴,動輒上千元, 但我相信WiFi 6取代WiFi 5的時間可能會比大家想象的更短。隨著WiFi6設備的價格越來越低,用戶手中WiFi6設備會越來越普及。WiFi6的這些功能將在現實的場景中一一實現。WiFi6也將和5G一起努力為用戶們打造更好的網絡體驗。

5G的黃金搭檔——WiFi6,一個改變世界,一個改變生活

結語

2020年不僅是5G商用年, 也是WiFi6 商用的元年, 5G理論速度達到了10Gbps, 而WiFi5在網速、連接設備數等都被5G完爆。5G是否會取代 WiFi? 針對這個問題大家都認為5G網絡和WiFi6都各有自己的使用場景和對象, 網絡使用選擇取決於用戶, 隨著技術的發展, 5G 和 WiFi6 會相互配合,在不同場景下,發揮各自優勢,滿足最終用戶的需求。

投資機會


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(注:以上內容完全基於個人理解,僅供參考,不作為買賣依據,金融市場套路深,充滿風險,交易風險自擔,盈虧自負)


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