你有沒有想過為什麼你的手機有三種無線電(LTE、Wi-Fi和藍牙)，而你的平板電腦和電腦通常有兩種(Wi-Fi和藍牙)？ 對於這件事，你為什麼知道像Wi-Fi、藍牙和LTE(4G)這樣的技術名詞？ 那5G或者Zigbee呢？
在無線數據通信技術和標準不斷髮展的同時，新的標準(如Zigbee)和專有技術也在引起人們的關注。 我們如何將噪音與真正和重要的東西分開？ 消費者應該關心這些嗎？ 下面的圖1給出了在我們日常生活中發揮作用的各種無線技術。
圖1：無線數據通信技術
在無線電技術中只有三件事是最重要的，我們在日常生活中都經歷了它們。 這三件事是覆蓋範圍、數據速率和功耗。
· 我們體驗無線電波的覆蓋範圍，因為我們的手機連接到基站（或不），或者當我們的筆記本電腦在家裡連接到路由器，或者當我們的耳機連接到我們的手機。 我們都從經驗中知道，如果一個設備“超出了覆蓋範圍”會發生什麼。
· 我們也非常熟悉數據速率，特別是當我們看視頻或聽音樂時。 到目前為止，Wi-Fi一直是數據速率的主宰，但我們能夠接收到與LTE和5G相似的數據速率 ——儘管價格可能更高。
· 最後，雖然我們已經習慣了定期為我們的手機和筆記本電腦充電，但當我們發現我們的較小的設備，如耳機或Fitbit，在我們準備使用它們時是不會充電的，我們會被提醒電量不足，只有在這些煩人的時刻才會感受到耗電的重要性。
這三個項目以一種有趣的方式結合在一起-一種物理學的基本定律： 試著改進一個，另外兩個必須讓路。 當然，隨著時間的推移，這三個方面都有了總體上的改進，但它們之間的關係是相同的。
例如，如果要增加數據速率，則必須接受丟失覆蓋範圍或者增加輸出功率。 如今的Wi-Fi以其更高的速度（數據速率），其範圍比過去少，而且更經常需要中繼器-這是分佈式Wi-Fi或網狀Wi-Fi的發展動力之一。 對於Zigbee(“低功耗Wi-Fi”)來說，同樣的關係也是如此。 Zigbee基本上獲得了與Wi-Fi相同的覆蓋範圍，只是數據速率很低，但功率明顯較低，從而實現了非常長的電池壽命。
除了覆蓋範圍、數據速率和功率之外，這個方程中還有一個第四個因素，也是基於物理的，我們在日常生活中可能不太瞭解， 這個因素就是頻率。 更高的頻率降低了覆蓋範圍或需要更高的功率來實現相同的覆蓋範圍。 但更高的頻率具有更多帶寬的優點，因此，可以實現更高的數據速率。 這解釋了更高數據速率“尋找”更高頻率的趨勢。 最新版本的Wi-Fi位於60G Hz頻段，目標可達100GB/s（.11ay)。
顯然，關於這一點可以說得更多，但在很大程度上，這四個參數是你手機裡有三臺收音機的原因。 一個收音機(L TE)，以獲得連接到您附近最近的基站的範圍；一個收音機(Wi-Fi)，以獲得性能時，您在家裡或辦公室；一個收音機（藍牙），以使短程連接到您隨身攜帶的小設備，如您的手機耳機或您的Fitbit。
那麼，為什麼筆記本電腦和平板電腦通常只有兩種無線電技術呢？ 有一個合乎邏輯的答案，但要理解它，我們還必須瞭解一點歷史。
在較短的時間內，我們看到了三種新技術的發展和趨同：
- 手機：通過低速數據通信遠程連接我們。
- 無線電/電視：通過有線或衛星，用單向高速數據通信廣播音頻/視頻信息。
- 計算機，包括雙向高速網絡，將所有東西結合在一起。 所有的通信最初都是通過有線電纜（銅或光纖）進行的，但當無線的方便出現時，它變得無處不在。
隨著技術的進步，手機、電視、筆記本電腦和平板電腦之間的差異正在慢慢消失。 在某種程度上，它們都正在成為“聯網計算機”，但每種計算機都有自己的操作系統和無線通信標準的歷史，因為每種計算機都經歷了從有線技術到無線技術的轉變。
手機和計算機有一條更動態的道路，但由於電視基本上是固定的（非移動的）設備，電纜/衛星工業大多停留在自己的有線/無線世界。
隨著手機變得更像計算機（即智能手機），以及計算機開始支持各種電視/視頻和類似手機的通信能力，出現各種有時不兼容的網絡技術並不奇怪。
不同的網絡技術標準-發展非常不同
今天無線手機通信的標準化機構是3GPP；對於無線計算機數據通信，它是IEEE802.11。 3GPP的根源在於電話運營商及其政府贊助者，因為運營商最初是政府機構（在一些國家，仍然如此）。 而IEEE
802.11植根於計算機行業。 除了學術和監管機構外，IEEE802.11還有大量的工程師成員，其中大多數是由他們的僱主公司贊助的。
IEEE802.11和3GPP有另一個完整和基本的區別。 政府資助的3GPP與許可頻譜合作，這些頻譜可以獲得一定時間來提供通信服務。 政府作為頻譜的許可人，負責確保頻譜只能由被許可人使用。 而IEEE802.11則不同， 這個標準化機構已經為“無牌”頻段制定了標準——這些頻段是政府根據一套權力有限的規則為“免費使用”而留出的，因此現實應用的干擾範圍保持在局部。 這些波段稱為ISM（工業、科學和醫學）波段，可在2、5和 60吉赫波段。 目前還有一個將6GHz頻段添加到這一範圍的進程。
然後需要確保符合IEEE802.11標準定義。 (IEEE802.11本身並不具有規範遵從性。) ，因此，Wi-Fi聯盟是由這些感興趣的公司建立的，旨在執行和推廣Wi-Fi品牌下的IEEE802.11標準-毫不誇張地說，這是當今最有價值的品牌之一。
另一方面，3GPP更不注重針對消費者的有凝聚力的品牌戰略。 這是有意義的，因為3GPP是運營商的利益集團，他們總是對市場有一定的控制。 他們從來不需要贏得消費者的心和頭腦，而Wi-Fi（以及藍牙）則不同。 因此，3GPP 與其關注品牌一致性問題，而是在整套不斷改進的標準從GSM/GPRS遷移到3G、Edge、4G、LTE和現在的5G，每一套都涉及一組新的實現。
Wi-Fi的戰鬥和成功——以及計算機為什麼有兩種無線標準的原因
當Wi-Fi在20世紀90年代末出現時，“3GPP-領土”的一般趨勢是問：人們為什麼需要Wi-Fi？ 當時，3G的標準化進展順利，有望獲得高數據率，連接到或集成在筆記本電腦中的3G調制解調器將提供無處不在的連接。 那麼，為什麼要用Wi-Fi呢？ 當時普遍的看法是，這種“無牌技術”很可能會很快消失，因為無牌頻段缺乏監督會使Wi-Fi的性能迅速下降。
當然，我們今天知道事情的結果是完全不同的。 Wi-Fi能夠在未經許可的ISM波段正常運行，並且滿足室內、家庭或建築內無線連接的需要，而3G無法很好地穿透建築物。 此外，Wi-Fi通過從2.4GHz頻段(. 11b)進入到5GHz頻段 (. 11a/g)，並且迅速提高了其數據速率，並擴大了其容量。預計Wi-Fi將通過進入6GHz和60GHz頻段，並進一步擴展在這些波段的覆蓋範圍，以及最近的分佈式Wi-Fi(“Wi-Fi Mesh”)的概念，也支持了Wi-Fi到目前為止的成功。
Wi-Fi成功的一個重要原因是，通過3G進行數據通信需要電話運營商付費訂閱，而且數據計劃最初導致了相當大的賬單，更不用說漫遊費了。 相比之下，Wi-Fi是免費的-或者至少價格低廉，通過固定電話IS DN和後來的ADSL進行Wi-Fi的增量成本是有限的。
因此，現在我們的有線運營商直接與無線運營商競爭，這最終刺激了世界範圍內對Wi-Fi的接受。 無線運營商幫助了這一點，最初阻止使用3G作為數據(因此鼓勵使用Wi-Fi)，因為擔心如果3G“過度使用”數據，會導致語音服務崩潰。 通過營銷3G作為一個數據元素，即使它其實真的是為語音設計的，3G的人在這方面沒有幫助自己。
順便說一句，這回答了為什麼大多數電腦和平板電腦只有兩臺無線電標準的問題。 3G授權的無線電（及其後繼者）很少集成在計算機或平板電腦中，因為Wi-Fi提供了一種成本效益高、用途廣泛的互聯網連接。 相比之下，集成3G無線標準被認為太貴了。 當需要移動解決方案時，用戶已經轉向像3G dongles這樣的設備，或者更常見的是，今天人們使用他們的手機作為熱點。
Wi-Fi與藍牙(現在是Zigbee)
與此同時，隨著Wi-Fi和3G之間的戰鬥展開，另一場戰鬥出現了。 作為手機行業供應商的幾家公司（特別是愛立信和諾基亞）看到了他們使用ISM頻段的方法-當連接到熱點進行信息下載以及將無線耳機和其他設備連接到電話時，改善電話連接。 為了為這種類型的電話連接創建一個標準，藍牙SIG（特殊興趣組）已經形成，並且擁有作為成員的公司(而不是IEEE802.11的工程師成員)。 很快，藍牙S IG響應了3GPP，宣佈Wi-Fi是多餘的，並告訴市場Wi-Fi很快就會消失。
再說一遍，沒那麼多。 幾年後，很明顯，Wi-Fi和藍牙有單獨的、自定義的應用領域-Wi-Fi用於“網絡”，藍牙用於“外圍連接”，而Wi-Fi由於其更好的範圍和更高的容量而成為熱點的更好的技術。 從那時起，許多設備出現了Wi-Fi和藍牙-Wi-Fi用於高速網絡和藍牙連接設備。 有一段時間，有一種努力致力於使藍牙成為IEEE的一部分，但他們的組織和成員差異最終使他們分開。
有趣的是，今天的情況中有這場戰鬥的續集。 Zigbee，Wi-Fi的低功耗變體(基於IEEE802.15.4)正受到藍牙低功耗變體BLE（藍牙低能量）的威脅。 藍牙SIG正在開發一種網絡變體（藍牙Mesh網絡），它應該與Zigbee競爭，甚至取代Zigbee。 然而，考慮到早期的建議，似乎需要在BLE中添加相當複雜的內容，以實現Zigbee已經具備的功能。 我們得等著看看結果如何。
頻譜利用率
這種不同無線技術的發展是由世界監管當局提供的越來越多的無線電頻譜所促成的。 圖2和圖3大致顯示了所涉及的主要無線電技術和頻帶。 在2019年世界無線電會議上，預計將為Wi-Fi和5G提供大量新的頻譜資源，以支持對無線數據通信的日益增長的需求。 頻譜可用性和使用條件的確切細節超出了本文的範圍。
圖2：當前主要的無線電技術和預期的頻帶
圖3：主要無線技術（大致頻帶和日期）的頻譜可用性的演進
手機運營商和Wi-Fi...一起工作？
人們會認為，在3G和Wi-Fi打戰之後，這兩種技術之間的界限將是明確的-用於私人領域（家庭、辦公室）的Wi-Fi和其他地方的3G。
但是，不使得。 最初，3GPP中的手機運營商自然對所謂的“熱點”的發展持相當懷疑態度，即人們可以在不需要訂閱的情況下在公共場所訪問高速互聯網。 幸運的是，對於手機運營商來說，運行大量熱點並不是一項微不足道的努力，特別是對於大型零售和連鎖酒店、城市、火車等。 公共熱點公司已經慢慢被手機運營商吸收，他們開始進一步擁抱Wi-Fi，並瞭解到“無拍照”並沒有聽起來那麼糟糕。 運營商甚至制定了使用公共熱點和私人路由器“卸載”的策略。換句話說，使用Wi-Fi連接的熱點進行傳統的手機服務。
與此同時，消費者和公司正在瞭解到，運行Wi-Fi網絡正變得越來越複雜，手機運營商（以及最近的有線運營商）正在發現私人Wi-Fi網絡是商機——幫助消費者和小公司安裝和維護他們的Wi-Fi網絡。
最後，隨著數據流量的進一步快速增長，特別是通過Youtube和Netflix等視頻應用程序，運營商需要增加容量。 但獲得更多的頻帶並不容易。 除了利用Wi-Fi外，獲得這種容量的一種更快的方法是認識到3G、4G或LTE技術的繼承者也可以在ISM波段運行。 這一實現產生了LTE-LAA-LTE與許可輔助訪問的概念。 該3GPP規範允許Wi-Fi和LTE-LAA在相同的5GHz頻譜中使用.. LTE-LAA的第一批安裝正在進行中，支持這類接入的第一批智能手機現在已經上市。 陪審團不知道這是否真的會成功.
那麼，現在發生了什麼，接下來發生了什麼？
用這種對歷史的理解，我們可以看到一場新的戰鬥若隱若現。 IEEE802.11一直在努力研究高速版本。 11n和 11ac，以及正在完成的11ax。 與此同時，3GPP正在從4G/LTE發展，運營商正在大量投資5G，其中一些得到了希望加強本國在智能手機市場地位的政府的支持。 可用於5G的頻譜被分成兩個頻帶範圍：3.4到 3.8GHz稱為“Sub6G Hz”，24至30G Hz稱為“毫米波”。 較低的波段具有更好的傳播特性，但較高的波段提供了巨大的容量優勢，但兩者都需要在技術開發和基礎設施能力方面進行重大投資。 圍繞5G的炒作往往忽略了這一點。 現實可能證明不那麼容易實現，但更實際的重要性：5G在6GHz以下需要重大的技術變化，但其聲稱的性能並不比GbitLTE高得多。 這種4GLTE的演變能夠達到非常高的數據速率，在現有的4G波段也是如此，因此它需要更少的投資和更少的商業風險。 與現有的技術相比，毫米波技術是一個非常純粹的技術突破，但是它集成到便攜式設備，如手機種，至少是困難的。 鑑於Wi-Fi的覆蓋範圍非常有限，它很可能被證明是一種有吸引力的選擇。
為了進一步鞏固其相對於5G的地位，Wi-Fi組織已經決定通過對各種Wi-Fi標準的順序名稱來加強其Wi-Fi品牌：Wi-Fi6是IEEE802.11a x新標準的名稱，並命名後綴為11ac將被稱為Wi-Fi5，而11n將是Wi-Fi4。 (諷刺的是，Wi-Fi6的選擇只是從5G“升一”，)。
無論如何，現在不應該感到驚訝的是，人們將會再次談論哪種技術將獲勝。 5G還是Wi-Fi6？ 兩者都將處於高數據速率(Gb/s)，兩者都將非常強大，以獲得良好的應用範圍，兩者都試圖侵犯彼此的領域。 5G聲稱其6GHz以下的無線電將具有“更好的室內滲透”，Wi-Fi6正在拋出口號“5G已經實現，它叫Wi-Fi6”。
Wi-Fi6是Wi-Fi5的進化，但它提供了新的、額外的功能，大大提高了它的容量和高效共享頻譜的能力，並且沒有有時發生在高密度、高負載的情況下的任何戲劇性的“掛起”。 這些改進表明，Wi-Fi技術已達到成熟程度，增加了其對消費者、企業和服務提供商的吸引力。
Wi-Fi6有一個清晰的演進路徑，雖然隨著數據速率的增加，覆蓋範圍肯定會縮小。 有趣的是，Wi-Fi6將這一缺點轉化為優勢，將這一新標準集中在分佈式Wi-Fi(Wi-FiMesh)上，並允許同時使用多個信道將不同房間的多個接入點連接到主路由器上。 Wi-Fi6的重點是完全的室內覆蓋-你的房子或辦公樓裡的每一個角落和裂縫都覆蓋著相同的高數據速率，創造了一種不容易與5G相匹配的體驗。 為了避免這聽起來太好，不可能是真的，Wi-Fi6是一個非常困難的標準，它的完成剛剛推遲了六個月，現在預計將在2020年初批准。
然而，5G正面臨著自己相當嚴重的挑戰，包括延遲。 5G較高的數據速率也會對其覆蓋範圍造成損傷，而對於蜂窩基站，覆蓋範圍“按平方計算”。預期5G的覆蓋範圍可能會比4G減少不到一半，迫使基站數量增加到四倍以上。 在密集的城市地區，尋找安裝地點來安置基站是昂貴的，這將意味著推出5G基礎設施將花費巨大，同時，許多運營商仍在從他們的4G投資中恢復。
雖然各國手機運營商的金融結構不同，但人們認為，很快就需要5G來滿足消費者和企業對更高數據率的需求，特別是在人口密集的環境中，在那裡，許可頻譜的使用可以比無許可頻譜更好地控制。 因此，流入進一步發展和成熟的5G的資金正在繼續，第一批基礎結構推出已經計劃，同時第一批5G手機已經到來。
結論
那麼，誰會贏得這場戰鬥呢？ 5G還是Wi-Fi6？ 老實說，根本不應該有戰鬥。 無論是5G和Wi-Fi6都有非常特殊的特性，這將有利於將“計算機”（包括現在可以在這個術語下分類的所有其他設備）連接到互聯網種。 因此，最能利用這兩種技術並能定義和執行利用這兩種技術的策略的運營商將成為贏家。 從這個角度看，這場技術戰的最終贏家將是最終用戶。
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