終於有人把 Wifi 6 說清楚了

小米近期發佈了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?

終於有人把 Wifi 6 說清楚了


WiFi6是什麼?


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 and ElectronicsEngineers,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(見下圖),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。

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隨著手機和平板電腦等無線終端的普及和應用,人手1部或多部無線終端成為常態。無線終端接入數量的大幅提升,對無線接入帶寬、併發數量、時延等提出了更高要求。為滿足人們對無線接入的需求,IEEE802.11工作組從2014年開始研發新的無線接入標準802.11ax,並於2019年中正式發佈,是IEEE 802.11無線局域網標準的最新版本,提供了對之前的網絡標準的兼容,也包括現在主流使用的802.11n/ac。電氣電子工程師學會為其定義的名稱為IEEE 802.11ax,負責商業認證的Wi-Fi聯盟為方便宣傳而稱作WiFi 6。

WiFi6有哪些特點?


① 速度

WiFi 6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-Fi 5),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-UserMultiple-Input Multiple-Output,多用戶-多輸入多輸出)和OFDMA(正交頻分多址技術)。


MU-MIMO


如今,每個家庭需要連接Wi-Fi的設備越來越多,在同一個Wi-Fi網絡內,在電視上看個高清電影很可能會讓正在看直播的手機卡頓。在飯店吃飯時,Wi-Fi信號明明滿格,但網速慢到難以忍受。這是為什麼呢? 原因很簡單:根據802.11ac標準,AP(路由器、熱點)一次只能和一個終端通訊。

在同一時刻,如果大量設備接入到同一個Wi-Fi網絡,網絡就會變慢變卡,就好比100輛車同一時間擠在一條馬路上行駛,開得動?

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有什麼辦法可以改變這個問題呢?答案是MU-MIMO。


引入MU-MIMO技術就可以改變Wi-Fi網絡的運行方式,改善網絡資源利用率,顯著提高網絡總吞吐量和總容量,將終端上網速度大幅提升。 MU-MIMO是指在無線通信系統裡,一個基站同時服務於多個移動終端,基站之間充分利用天線的空域資源與多個用戶同時進行通信。

WiFi 5在下行用了MU-MIMO技術,WiFi 6 則延續了WiFi 5 所帶來的MU-MIMO (多用戶多輸入多輸出系統),但WiFi 6 支持完整版的MU-MIMO 技術,支持上下行,可以一次同時支撐8 個終端設備上行/下行傳輸更多數據,是WiFi5 的兩倍。WiFi 6讓路由器利用多天線同時跟多個終端設備進行溝通,做到“一心多用”。比起過去只能單天線單設備同時通信的設計,MU-MIMO更能勝任提升網絡速率,連接更多設備的需求。


OFDMA


與WiFi 5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。


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雖然OFDMA和MU-MIMO都是允許多個設備同時傳輸的技術,但它們卻截然不同。OFDMA可以在低吞吐量或小包應用(如物聯網傳感器)的高密度環境中提供幫助,而MU-MIMO可以幫助實現高吞吐量應用。OFDMA技術是對MU-MIMO的補充。

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。


WiFi6值得擁有嗎?


答案是肯定的,但不是現在。


由於WiFi 6 技術剛出來,芯片還沒有成熟,產量不高,所以現在市面上WiFi 6 相關路由器價格還是特別昂貴,動輒上千元。


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如果你家庭有較多的WiFi 6終端手機(iPhone11、三星s10/note10、小米10等手機),較多支持WiFi 6的筆記本電腦和其他的設備,內網有NAS及影音服務;那麼WiFi 6非常值得投資,如果沒有的話,可以等WiFi 6路由器普及,升級路由器可以考慮WiFi 5先過度。


WiFi6和5G


WiFi 6和5G 對比怎麼樣呢?


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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。


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WiFi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 WiFi 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。


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