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5G時代來了,WiFi6到底還有什么用?
發布時間:2021-08-09 20:48:03

移動互聯網時代,“WiFi”和“4G”一直是兩個并存的名詞——4G網絡在室外給我們提供高速流量,WiFi則在室內給我們提供了真正的不用操心的“無限流量”。可以說生活在當下的我們,這兩樣東西一個不但都離不了且一刻也離不開。想想看如果你的手機斷了網,你的焦慮癥恐怕就上來了。

關于“4G”和“5G”網絡知識大家之前看到頗多了,下邊我要介紹下“WiFi”這個我們熟悉又陌生的網絡詞匯。

一、WiFi6的前世今生

2018年10月3日,Wi-Fi聯盟(Wi-Fi Alliance)將基于802.11ax標準的WiFi正式納入正規軍,成為第六代WiFi技術。借著這個機會,聯盟又將WiFi規格重新命名,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。

5G時代來了,WiFi6到底還有什么用?(圖1)

順便還做出了WiFi456的圖標,消費者們今后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。

這樣一些價格便宜卻仍在使用舊規范的路由器等產品就會被消費者第一時間認出。這就有助于WiFi6標準的產品在市場中迅速普及。

二、相比WiFi5,WiFi6到底好在哪里?

5G時代來了,WiFi6到底還有什么用?(圖2)

1、WiFi6同時支持2.4GHz和5GHz頻段

我們現在的手機和路由器上最廣泛使用的是WiFi5技術。WiFi5技術即是802.11ac 誕生于2013年。最初版本(Wave 1)憑借80MHz頻寬,將WiFi單流帶寬提升至433Mbps。2016年第二版(Wave 2)將頻寬再次翻倍到160MHz。(目前支持的設備并不多)

不過WiFi5只支持5G頻段。而5G頻段因為穿透力差,在信號覆蓋較弱。技術上無法完全取代支持2.4G的WiFi4。所以

目前的主流家用無線路由器都是同時支持和 WiFi 4和WiFi 5。

5G時代來了,WiFi6到底還有什么用?(圖3)

▲5GWiFi速度快但信號覆蓋弱,2.4G網速慢,易受干擾但信號覆蓋好

而相比WiFi5,WiFi6同樣支持20/40/80/80+80/160MHz頻帶。而且支持2.4GHz和5GHz頻段

2、WiFi6理論吞吐量最高可達9.6Gbps

從調制上看WiFi 5是256-QAM,WiFi-6是1024-QAM,前者的數據流最大支持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。WiFi6的帶寬比WiFi5大了數倍。

5G時代來了,WiFi6到底還有什么用?(圖4)

3、支持完整版的MU-MIMO

2016年第二版(Wave 2)WiFi5還引入了MU-MIMO(多用戶多進多出)的概念,相較于SU-MIMO(單用戶多進多出)。它能更大限度的利用路由器的無線流量。

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(想手機和筆記本)由于體積的原因通常都只設計了一或兩條接收天線(2×2 MIMO 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時代來了,WiFi6到底還有什么用?(圖5)

這個功能也成為了市面上WiFi5規格的高端路由器的一大賣點。4*4天線的路由器同時可以傳輸2×2的筆記本電腦、1×1的手機A和1×1的手機B。看上去很美好的一個功能。

但WiFi5中的MU-MIMO功能天生不足:設備需要連接在同一5G頻段下,要全部支持MU-MIMO功能。且設備數量要剛剛好才能觸發這個功能。(WiFi 5下的MU-MIMO實際容量也就2到3個終端,說實話,在兩到三個終端的情況下網絡本身不會擁堵到哪里去……)最重要的一點是WiFi5下的MU-MIMO功能只支持數據下行,上傳數據時還是走得SU-MIMO。所以這個看被商家們吹到天上的功能,實際是一個不值得用戶買單的雞肋功能。

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。相比于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。

4、WiFi6真正厲害的——OFDMA技術

長久以來,WiFi一直采用OFDM作為核心傳輸方案。而WiFi6在在OFDM的基礎上加入多址(即多用戶)技術,從而演進成OFDMA。實際上OFDMA將幀結構重新設計,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個數據子載波組成,但由于這一幀只為一個終端服務。傳輸的數據包過小時(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個數據子載波組成,每26個子載波定義為一個RU(Resource Unit,資源單元),每個RU可以為一個終端服務,簡單除一下,每一幀就可以被分成9份,最多可以同時為9個用戶服務。

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,讓卡車盡量滿載上路,使得運輸效率大大提升。

5G時代來了,WiFi6到底還有什么用?(圖6)

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系,OFDMA適用于小數據包的并行傳輸提高信道利用率和傳輸效率。而MU-MIMO則適用于大數據包的并行傳輸,提高單用戶的有效帶寬,同樣能減少時延。

不過壞消息是,兩種方案都需要WiFi設備的支持。只有同一信道下的所有終端都支持WiFi6的情況下,并行傳輸運行狀態才是完美的,否則效果會嚴重打折。

5G時代來了,WiFi6到底還有什么用?(圖7)

5、TWT機制讓慢速設備不再長時間占用帶寬

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)。

5G時代來了,WiFi6到底還有什么用?(圖8)

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。

看了以上的功能,你大概可以了解WiFi6相較于WiFi5的優勢了。他們每一項的提高都給給我們帶來一些體驗上的優化。當這些項疊加在一起時,就能很明顯的提升我們的使用體驗了。

5G時代來了,WiFi6到底還有什么用?

實際上室內和室外的使用場景完全不同。筆者曾經在室內測試手機的4G網絡速度,得出的結果令人吃驚:

5G時代來了,WiFi6到底還有什么用?(圖9)

在傳輸旁邊有100Mbps的4G網絡,在室內的速度只有不到10Mbps。而5G網絡更高的C-Band和毫米波段上部署。這也就意味著5G信號相對于4G的“穿墻”能力更弱一些。從這點來看,在室內用WiFi6來彌補5G信號的覆蓋問題,將是一個非常好的互補方案。

同時5G時代物聯網將極大發展,“萬物互聯”是5G的最終目標。然而從數據上看,5G的最大連接大約是100萬/平方公里。在某些城市的中心地帶,這樣的連接數恐怕還無法做到連接所有設備。這時WiFi6就可以做為物聯網的有益補充。

另外在比如在大型體育館、火車站或者大電子教室等大型室內場景中,WiFi6也可以很好滿足多人多設備同時上網的需求。今后很可能出現5G主室外,WiFi6主室內的情況。WiFi6將作為5G網絡的有益補充長期存在下去。

5G時代來了,WiFi6到底還有什么用?(圖10)

和5G網絡一樣,WiFi6目前也只是在普及階段。目前支持WiFi6的路由器價格都高達數千。而支持WiFi6的終端設備,目前也僅限于幾款旗艦級手機和筆記本電腦上。要實現我們上文中的WiFi6的功能,必須要網絡中所有的設備都支持WiFi6才能達到。所以目前我們沒有必要刻意追求WiFi6網絡。如果你現在需要買個路由器,我建議你還是入手一個數百元的WiFi5路由器是最實用的。

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。

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