2018年10月30日 星期二

5G的WIFI技術再次超越,期待嗎?




文章摘要: 與Wi-Fi 5採用OFDM技術不同Wi-Fi 6借用了蜂窩網路採用的OFDMA技術


​​5G別跑,Wi-Fi 6 來了


在無線的世界裏,有兩大高手仗劍江湖,一個是蜂窩網路,一個是Wi-Fi,一個從室外走向室內,一個從室內走向室外,多年來Wi-Fi是蜂窩網路的室內覆蓋補充,也承擔著大量的數據流量解除安裝,兩者既愛又恨,同時又誰也離不開誰。


如今5G已在起跑線上,但5G高頻段訊號更難走進室內,同時運營商的傳統室內分佈系統在5G時代還將面臨大規模的升級改造或替換,因此,面向不斷髮展的視訊和物聯網業務,這個世界將需要更強的Wi-Fi來解除安裝流量和填補5G覆蓋缺口。


802.11a,802.11b,802.11g,802.11n,802.11ac… 這些術語太專業了,作為技術小白,我在購買路由器的時候到底該選擇哪個標準?不會被無良廠商給忽悠了吧?


瞧瞧人家運營商的2G、3G、4G、5G… 朗朗上口易推廣,咱們做技術的也要有點營銷技巧好不?


得了,乾脆我們改名吧!(Wi-Fi聯盟響起了一拍即合的啪啪聲)



2018年10月4日,Wi-Fi 聯盟正式宣佈將下一代WiFi技術802.11ax更名為Wi-Fi 6,並將前兩代技術802.11n和802.11ac分別更名為Wi-Fi 4和Wi-Fi 5。


從此,我們在購買路由器時,再也不用去研究a/b/g/n/ac/ax這些生僻術語了,只需要比較「誰的數字大」就可以了:


Wi-Fi 1:802.11a(1999)


Wi-Fi 2:802.11b(1999)


Wi-Fi 3:802.11g(2003)


Wi-Fi 4:802.11n(2009)


Wi-Fi 5:802.11ac(2014)


Wi-Fi 6:802.11ax(2019)


後面的數字越大,速度越快,效能越強,就像您買手機一樣。


以後您的手機或平板上的WiFi訊號標識也將以「Wi-Fi+數字」的方式呈現:


當你在使用Wi-Fi時,像你手機上會變化的3G和4G訊號標識一樣,可根據後面的數字來判斷當前使用的技術標準和速率等級。


得益於上行MU-MIMO、1024QAM調製方式、160MHz通道頻寬、8*8MIMO等技術的引入,Wi-Fi 6的最高速率可達9.6Gbps,但是,Wi-Fi 6關注的重點並不是單裝置的峰值速率。


Wi-Fi 6更關注的是密集使用者場景下的平均吞吐率,關注的是應用、使用者體驗和整個無線生態。


Wi-Fi 6是史上速率最快,也是最靈活通用的Wi-Fi技術。


Wi-Fi 6就是為5G時代而生。


衆所周知,5G有eMBB、mMTC和URLLC三大場景,面向未來4K/8K、VR/AR等高頻寬視訊業務和萬物互聯,而Wi-Fi 6的方向與5G是一致的:


•Wi-Fi 6支援多使用者高速率併發,可支援家庭、體育場館和其他公共場所等使用者密集場景下的超高清視訊應用。


•Wi-Fi 6優化了裝置功耗和覆蓋能力,可更好的支援智慧家庭、智慧城市等物聯網應用。


比較Wi-Fi 5,Wi-Fi 6主要引入的新技術如下:


與Wi-Fi 5採用OFDM技術不同, Wi-Fi 6借用了蜂窩網路採用的OFDMA技術,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。


OFDM與OFDMA有啥區別?一張圖明瞭。


OFDM:終端裝置在上傳或下載資料時,在每個時間段內,佔用整個無線通道。


OFDMA:OFDMA在頻域上將無線通道劃分爲多個子通道(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,而不是佔用整個通道,從而實現在每個時間段內多個使用者同時並行傳輸,不必排隊等待、相互競爭,提升了效率,降低了排隊等待時延。


OFDMA不僅提升了每個終端的平均速率、降低了時延,以面向高清視訊、多屏、VR/AR等應用,OFDMA還面向智慧家庭場景。



據估計,到2020年,一個普通家庭將擁有50臺無線連線裝置,Wi-Fi 6引入靈活的OFDMA技術,可支援家庭的門鈴、冰箱、燈泡等多種裝置的無線接入。


與蜂窩網路一樣,無線覆蓋範圍的瓶頸在於上行。在Wi-Fi網路,AP通常發射功率更大、具有更多的天線,下行覆蓋距離遠,同時AP保持插入電源,不必擔心功耗;但對於手機、平板和其他物聯網終端,發射功率和天線數量受限,影響上行覆蓋,同時必須優化電池壽命。


為此,Wi-Fi 6優化了訊號上行覆蓋,採用的辦法與NB-IoT物聯網技術相似,即終端將其能量集中在更窄的2MHz通道中,通過提升上行功率頻譜密度來提升上行覆蓋。


Wi-Fi 6擴充套件了覆蓋範圍,這利於其從室內走向室外,這是為未來部署園區物聯網、智慧城市等鋪路。


Wi-Fi 6採用一種叫TWT(目標喚醒時間)的功能,允許終端裝置在不進行數據傳輸時進入休眠狀態,從而可節省高達7倍的電池功耗。


比如,你家裏有多臺智慧家居裝置接入Wi-Fi,AP可以與每臺裝置單獨建立「喚醒協議」,終端裝置僅在收到自己的「喚醒」訊息之後才進入工作狀態,而其餘時間均處於休眠狀態。


此外,TWT可配合OFDMA技術,同時喚醒多個裝置實現傳輸視訊、語音和物聯網等不同業務的多裝置並行連線,並根據不同業務調整流量比例和優先順序,從而提升家庭使用者體驗。


一直以來, Wi-Fi採用CSMA/CA機制,即每次在傳送資料之前,會監聽無線通道上有無其他AP也在傳送資料,如果有,先避讓,等下個時間段再傳送。這意味著多個AP工作於同一通道時,由於採用輪流單獨通訊的方式,會大幅降低網路容量。


BSS Coloring為每個AP「著色」,即在資料包頭加入6bits的BSS Color來指定不同的AP,這樣一來,當路由器或裝置在傳送資料前偵聽到通道已被佔用時,會首先檢查該「佔用」的BSS Color,確定是否是同一AP的網路,如果不是,則不用避讓,從而允許多個AP在同一通道上執行,並智慧管理多使用者同時並行傳輸。


BSS Coloring適用於體育場、商場、園區等密集場景組網,它允許密集地部署AP,在干擾可控的前提下,為更多的使用者提供更大的Wi-Fi容量。


簡單的理解,這個BSS Coloring就類似於4G LTE網路中的PCI(物理小區標識),而智慧管理就相當於LTE的ICIC( Inter-Cell Interference Coordination ,小區間干擾協調)技術,用於資源排程管理和減小干擾。


Wi-Fi走出室外的夢想不死。爲了應對室外覆蓋場景,Wi-Fi 6允許使用較長的保護間隔來發送資料,從而防止訊號遠距離傳送時的多徑干擾問題,據說這可以讓室外Wi-Fi吞吐量提高50%。


過去,Wi-Fi已經證明了其價值。據統計,Wi-Fi承載了65%至90%的智慧手機流量。



面向5G時代,Wi-Fi正向Wi-Fi 6邁進,將繼續以更加經濟可行的方式承載一些5G流量。


今天5G已在起跑線上,但前方的挑戰不小,室內覆蓋存在短板,網路緻密化需要部署大量的光纖和微站,而Wi-Fi可以以更具成本效益和靈活的部署方式補充5G覆蓋和容量,共同做大無線生態規模。


5G別跑,等等,Wi-Fi 6來了。​​​​





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