這幾天手機市場又開始熱鬧了起來,,2 月 12 日,,三星在美國發(fā)布多款新品包 括新款折疊屏手機 Galaxy Z Flip、新一代旗艦 Galaxy S20 系列,、耳機 Galaxy Buds+等,;2 月 13 日,小米于線上發(fā)布新一代旗艦小米 10 系列新機,,小米 AIoT 路由器 AX3600,, 65W 氮化鎵的充電器,隨著2020年手機換機高峰期,,今年各大手機廠商開始密集發(fā)布自己的全新系列,。 氮化鎵的充電器我們已經(jīng)在前天的文章《連續(xù)兩天被“翻牌” GaN充電器或成手機廠商新寵》里介紹了,今天我們再來看看WiFi路由器是否又能掀起一番手機配件的小浪潮,。 小米在線上發(fā)布的AIoT 路由器 AX3600是 Wifi 6 路由器,,Wifi 6是5G時代的最新WiFi標準,速度可以提升一倍,不但擁有更快的網(wǎng)速,,還優(yōu)化了大量設備同時上網(wǎng)的性能體驗,,不管是家用還是辦公,都能帶來更快的網(wǎng)速,。 Wifi 6技術的革新 隨著互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展,,在線圖片、視頻,、流媒體等服務對無線局域網(wǎng)技術提出了更高的帶寬要求,,為滿足用戶需求, 2009年,,IEEE宣布了新的802.11n標準,, 802.11n協(xié)議憑借MIMO、波束成形及40Mhz綁定等技術使最高傳輸速率達到了600Mbps,。 2016年7月IEEE推出了第5代Wi-Fi標準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,,把每個通道的工作頻寬由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標準的WiFi協(xié)議正式納入正規(guī)軍,,成為第六代WiFi技術,。借著這個機會,聯(lián)盟又將WiFi規(guī)格重新命名,,之前標準802.11n改名WiFi 4,,標準802.11ac改名WiFi 5,新標準802.11ax改名WiFi 6,。 802.11ax又被稱為“高效率無線標準”(High-Efficiency Wireless,,HEW),將大幅度提升用戶密集環(huán)境中的每位用戶的平均傳輸率,,有效減少網(wǎng)絡擁塞,、大幅提升無線速度與覆蓋范圍。其實,,設計802.11ax的首要目的是解決網(wǎng)絡容量問題,,因為隨著公共Wi-Fi的普及,網(wǎng)絡容量問題已成為機場,、體育賽事和校園等密集環(huán)境中的一個大問題,。那么作為新一代WiFi協(xié)議的11ax具體都有哪些技術上的突破呢,? 1、wifi6支持2.4G與5G 802.11ax協(xié)議基于2.4GHz和5GHz兩個頻段,,這種雙頻段,,并非是ac雙頻路由器那樣不同的頻段對應不同的協(xié)議,ax協(xié)議本身就支持兩個頻段,。這顯然迎合了當下物聯(lián)網(wǎng),、智能家居等發(fā)展潮流。對于一些對帶寬需要不高的智能家居設備,,可以使用2.4GHz頻段去連接,,保證足夠的傳輸距離,而對于需要高速傳輸?shù)脑O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,,后者則最大支持8個,,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,是指在發(fā)射端和接收端分別使用多個發(fā)射天線和接收天線,,使信號通過發(fā)射端與接收端的多個天線傳送和接收,,實現(xiàn)以更小的代價達到更高的用戶速率,,從而改善通信質(zhì)量,。實際上 IEEE在802.11n協(xié)議時代就引入了MIMO技術,而MU-MIMO技術可以理解為它的升級版或者是多用戶版本,。 通俗來說,,以前在802.11n上面的MIMO只能說是SU-MIMO即單用戶MIMO,傳統(tǒng)的SU-MIMO路由器信號呈現(xiàn)一個圓環(huán),,依據(jù)遠近親疏,,依次單獨與上網(wǎng)設備進行通訊。當接入的設備過多時,,就會出現(xiàn)設備等待通訊的情況,;更為嚴重的是,這種依次單獨的通訊,,是基于設備對AP(路由器或熱點等)總頻寬的平均值,。也就是說,,如果擁有100MHz的頻寬,按照“一次只能服務一個”的原理,,在有3個設備同時接入網(wǎng)絡的情況下,,每個設備只能得到約33.3MHz頻寬,另外的66.6MHz則處于閑置狀態(tài),。即在同一個Wi-Fi區(qū)域內(nèi),,連接設備越多寬頻被平均得越小,浪費的資源越多,,網(wǎng)速也就越慢,。 MU-MIMO路由器則不同,MU-MIMO路由的信號在時域,、頻域,、空域三個維度上分成三部分,就像是同時發(fā)出三個不同的信號,,能夠同時與三部設備協(xié)同工作,;尤其值得一提的是,由于三個信號互不干擾,,因此每臺設備得到的頻寬資源并沒有打折扣,,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)絡資源利用率,從而確保Wi-Fi無間斷連接,。MU-MIMO技術就是賦予了路由器并行處理的能力,,讓它能夠同時為多臺設備傳輸數(shù)據(jù),極大地改善了網(wǎng)絡擁堵的情況,。在今天這種無線聯(lián)網(wǎng)設備數(shù)量爆發(fā)式增長的時代,,它是比單純提高速率更有實際意義的。 值得一提是WiFi5中也使用了MU-MIMO功能,,但它天生不足:設備需要連接在同一5G頻段下,,要全部支持MU-MIMO功能。且設備數(shù)量要剛剛好才能觸發(fā)這個功能,。最重要的一點是WiFi5下的MU-MIMO功能只支持數(shù)據(jù)下行,,上傳數(shù)據(jù)時還是走得SU-MIMO。而WiFi6給我們帶來了完整版的MU-MIMO功能——至少它支持數(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——最多可以同時支持向8個終端傳輸數(shù)據(jù)。如此一來適用的場景便多了許多,,這時MU-MIMO才到了真正能用的地步,。 4,、OFDMA技術 長久以來,WiFi一直采用OFDM作為核心傳輸方案,。OFDM即正交頻分復用技術,,是由多載波調(diào)制發(fā)展而來的一種實現(xiàn)復雜度低、應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)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流,調(diào)制到在每個子信道上進行傳輸,。正交信號可以通過在接收端采用相關技術來分開,,這樣可以減少子信道之間的相互干擾(ISI)。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬,,因此每個子信道上可以看成平坦性衰落,,從而可消除碼間串擾,而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分,,信道均衡變得相對容易,。用個簡單的例子來說明:假設我們現(xiàn)在有很多車要從A地到B地,沒有使用OFDM技術之前,,路是一條路,,所有的車四處亂開,橫沖直撞,,結(jié)果誰都快不了,。現(xiàn)在使用了OFDM技術,將一條大路劃分為很多個車道,,大家都按照車道駕駛,,這樣既可以提高速度,又能減少車與車之間的干擾,。同時這條道的車多了,,就勻一點到那條車少的道上去,管理上也方便很多,。 OFDMA技術是在OFDM的基礎上加入多址(即多用戶)技術,,演進而來的,。OFDMA將幀結(jié)構重新設計,,細分成若干資源單元,為多個用戶服務,。以20MHz信道為例,,在OFDM方案(即11n/ac)里每一幀由52個數(shù)據(jù)子載波組成,但由于這一幀只為一個終端服務,。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包過小時(像聊天記錄),,空載的子載波也無法分配給其他終端,。而在OFDMA方案(即11ax)里每一幀由234個數(shù)據(jù)子載波組成,每26個子載波定義為一個資源單元,,每個資源單元可以為一個終端服務,,這樣每一幀就可以同時為9個用戶服務。用卡車拉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(fā)一次貨車,。不管貨物多少,來一單發(fā)一趟,,這樣不免就有貨車空載的現(xiàn)象,。而OFDMA方案會將多個訂單合在一起發(fā)貨,讓卡車盡量滿載上路,,使得運輸效率大大提升,。 不但如此,WiFi6下OFDMA和MU-MIMO的效果可以疊加,。兩者呈現(xiàn)出一種互補關系,,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,,提高單用戶的有效帶寬,,同樣能減少時延。 5,、TWT機制 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(shù)據(jù)交換用的喚醒時間,,在網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸不高的時段去依次喚醒這些低速設備進行數(shù)據(jù)交換。(比如下載最新數(shù)據(jù)庫,,上傳生成數(shù)據(jù)等操作)這樣就可以有效避免網(wǎng)絡擁堵,。這也是一種優(yōu)化網(wǎng)絡帶寬利用率的技術手段。 5G和WIFI6的對比 1,、應用場景: 5G是運營商部署的網(wǎng)絡,, 5G的應用是面向eMBB(大流量移動寬帶業(yè)務)、mMTC(大連接物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務)和uRLLC(超高可靠超時延通信)場景的,,以室外為主,,5G在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),車聯(lián)網(wǎng) 無人駕駛等領域有強烈的需求,。而WiFi6主要以室內(nèi)短距離覆蓋為主,,Wi-Fi6的應用可以在eMBB和mMTC場景作為5G的補充。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,,從家庭用戶的使用角度來看,只有wifi6才能發(fā)揮出5G的最大功效,。 2,、從技術層面 -理想速率,wifi6的高速是通過MU-MIMO和OFDMA實現(xiàn)的,。采用1024QAM,,帶寬最高160MHZ,天線數(shù)量最多8T8R,,理想速率為9.6Gbps,。5G的高速是通過大規(guī)模的MIMO無線電技術實現(xiàn),大規(guī)模的MIMO無線電技術采用幾十到幾百個天線用于傳播無線電信號,,理想速率達到10Gbps,, 兩者理想速率相差不大。 - 覆蓋范圍,,覆蓋范圍是和發(fā)射強度有關的,,Wi-Fi6 AP國家的認證要求發(fā)射功率不超過0.2W,,,覆蓋范圍約五百到一千平米,;一個室外5G基站發(fā)射功率可達60W,其覆蓋是公里級的,。就覆蓋面積來說,,5G優(yōu)于wifi6。 - 室內(nèi)單用戶體驗:Wi-Fi6 AP最高可以是8T8R,,實際速率至少為3Gbps-4Gbps,。典型的室內(nèi)5G小基站天線一般是4T4R,實際速率是1.5Gbps-2Gbps,。所以,,單設備的性能Wi-Fi6會優(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的,成本相對較低,。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的,中國是發(fā)牌照,,國外是以拍賣的形式為主,,成本非常高。 4,、建設成本: 5G網(wǎng)絡因信號易衰減,,需經(jīng)過嚴密規(guī)劃仿真驗證,此外,,5G頻帶和波長的特點需要5G基站更密集,,導致投入基站成本高。之前運營商在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的升級僅需升級主芯片,,且主芯片都是ASIC,,成本本身就低于5G 所需的FPGA芯片;光纖入戶或者進入企業(yè)后,,只需要購買整機Wi-Fi6 AP即可實現(xiàn)部署,,成本相對基站而言非常低廉。再加上當前主流的電腦,、手機,、pad以及無線終端均支持wifi接入,wifi6的應用就更容易迭代出新了,。 正是由于WiFi 6具備的低功耗,、低時延、高帶寬,、高連接數(shù),、組網(wǎng)方便等技術特征,WiFi 6 技術將與5G形成場景互補,,加速智慧家居,、企業(yè)接入等室內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)應用場景落地。 5G和Wifi6各有各的長處和短板,,5G是運營商網(wǎng)絡,,授權頻段,而WiFi是非授權頻段,,類似私人網(wǎng)絡,,就算5G拿到了非授權頻段,由于組網(wǎng)不便,、短期內(nèi)接入點成本很難降下來,,所以WiFi 6就成了室內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)這塊很好的補充。 打個比方,如果把通信技術比作交通工具,,5G就像飛機一樣可以迅速將快件從一個城市運至另一個城市,,但沒法幫你取1公里內(nèi)的外賣,而取外賣的話最好還是用最先進的電動車,。 WIFI 6的應用前景 目前不僅很多運營商都在招標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,、蘋果,、三星、小米主流手機品牌都已經(jīng)支持WiFfi 6技術,。 這些企業(yè)都在共同推動WiFi 6技術的普及,,將加速智慧家居、企業(yè)接入等室內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)應用場景的落地,。 其一,,基于Wifi 6技術的網(wǎng)絡設備將迎來爆發(fā)式增長。 有專業(yè)機構預測,,預計到2023年左右,,幾乎全部家庭WiFi設備都將更換成WiFi 6,企業(yè)網(wǎng)絡接入中包括機場,、酒店等等將有90%更換成WiFi 6,。 另外目前運營商可能會在小區(qū)內(nèi)采用千兆光纖+WiFi 6的組合,所以居民小區(qū)固網(wǎng)寬帶也將迎來一次全面升級,。 目前WiFi 5正處于去庫存階段,,預計今年下半年開始WiFi 6將迎來爆發(fā)式增長。 其二,,物聯(lián)網(wǎng)相關元器件,、設備行業(yè)將迎來一輪高景氣周期。 以智慧家居為核心的物聯(lián)網(wǎng)場景的加速落地,,必然帶來室內(nèi)智能終端設備的放量,。 其三,加速4K超高清,、AR/VR,、云經(jīng)濟等5G應用場景的落地普及。 此次WiFi 6技術落地的意義不僅是無線局域網(wǎng)傳輸技術的一次全面升級,,更關鍵的在于可以與5G互補,,真正將室內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)應用場景落地,可能是物聯(lián)網(wǎng)時代的一個里程碑,。
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