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WiFi6路由器,5G时代标配?

2020-03-09 09:19 传感器技术

导读:今天我们再来看看WiFi路由器是否又能掀起一番手机配件的小浪潮。

这几天手机市场又开始热闹了起来,2 月 12 日,三星在美国发布多款新品包 括新款折叠屏手机 Galaxy Z Flip、新一代旗舰 Galaxy S20 系列、耳机 Galaxy Buds+等;2 月 13 日,小米于线上发布新一代旗舰小米 10 系列新机,小米 AIoT 路由器 AX3600. 65W 氮化镓的充电器,随着2020年手机换机高峰期,今年各大手机厂商开始密集发布自己的全新系列。

重庆路桥今天我们再来看看WiFi路由器是否又能掀起一番手机配件的小浪潮。

小米在线上发布的AIoT 路由器 AX3600是 Wifi 6 路由器,Wifi 6是5G时代的最新WiFi标准,速度可以提升一倍,不但拥有更快的网速,还优化了大量设备同时上网的性能体验,不管是家用还是办公,都能带来更快的网速。

01、Wifi 6技术的革新

随着互联网发展,在线股票网 、配资网 、流媒体等服务对无线局域网技术提出了更高的带宽要求,为满足用户需求, 2009年,IEEE宣布了新的802.11n标准, 802.11n协议凭借MIMO、波束成形及40Mhz绑定等技术使最高传输速率达到了600Mbps。

重庆路桥2016年7月IEEE推出了第5代Wi-Fi标准802.11ac  , 11ac工作在5GHz的频段上,在提供良好的后向兼容性的同时,把每个通道的工作频宽由802.11n的40MHz,提升到80MHz甚至是160MHz,再加上大约10%的实际频率调制效率提升,最终理论传输速度由802.11n最高的600Mbps跃升至1Gbps。

重庆路桥2018年10月3日,Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)将基于802.11ax标准的WiFi协议正式纳入正规军,成为第六代WiFi技术。借着这个机会,联盟又将WiFi规格重新命名,之前标准802.11n改名WiFi 4.标准802.11ac改名WiFi 5.新标准802.11ax改名WiFi 6.

802.11ax又被称为“高效率无线标准”(High-Efficiency Wireless,HEW),将大幅度提升用户密集环境中的每位用户的平均传输率,有效减少网络拥塞、大幅提升无线速度与覆盖范围。其实,设计802.11ax的首要目的是解决网络容量问题,因为随着公共Wi-Fi的普及,网络容量问题已成为机场、体育赛事和校园等密集环境中的一个大问题。那么作为新一代WiFi协议的11ax具体都有哪些技术上的突破呢?

01、wifi6支持2.4G与5G

802.11ax协议基于2.4GHz和5GHz两个频段,这种双频段,并非是ac双频路由器那样不同的频段对应不同的协议,ax协议本身就支持两个频段。这显然迎合了当下物联网、智能中国股市 等发展潮流。对于一些对带宽需要不高的智能中国股市 设备,可以使用2.4GHz频段去连接,保证足够的传输距离,而对于需要高速传输的设备,就使用5GHz频段。

02、支持1024-QAM,数据容量更高

重庆路桥从调制上看WiFi 5是256-QAM,WiFi-6是1024-QAM,前者的数据流最大支持4个,后者则最大支持8个,因此WiFi 5的理论吞吐量可以做到3.5Gbps,而WiFi 6则可以做到惊人的9.6Gbps。

03、支持完整版的MU-MIMO

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)即为为多输入多输出技术,是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线,使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收,实现以更小的代价达到更高的用户速率,从而改善通信质量。实际上 IEEE在802.11n协议时代就引入了MIMO技术,而MU-MIMO技术可以理解为它的升级版或者是多用户版本。

重庆路桥通俗来说,以前在802.11n上面的MIMO只能说是SU-MIMO即单用户MIMO,传统的SU-MIMO路由器信号呈现一个圆环,依据远近亲疏,依次单独与上网设备进行通讯。当接入的设备过多时,就会出现设备等待通讯的情况;更为严重的是,这种依次单独的通讯,是基于设备对AP(路由器或配资资讯 等)总频宽的平均值。也就是说,如果拥有100MHz的频宽,按照“一次只能服务一个”的原理,在有3个设备同时接入网络的情况下,每个设备只能得到约33.3MHz频宽,另外的66.6MHz则处于闲置状态。即在同一个Wi-Fi区域内,连接设备越多宽频被平均得越小,浪费的资源越多,网速也就越慢。

MU-MIMO路由器则不同,MU-MIMO路由的信号在时域、频域、空域三个维度上分成三部分,就像是同时发出三个不同的信号,能够同时与三部设备协同工作;尤其值得一提的是,由于三个信号互不干扰,因此每台设备得到的频宽资源并没有打折扣,资源得到最大化的利用,从路由器角度衡量,数据传输速率提高了3倍,改善了网络资源利用率,从而确保Wi-Fi无间断连接。MU-MIMO技术就是赋予了路由器并行处理的能力,让它能够同时为多台设备传输数据,极大地改善了网络拥堵的情况。在今天这种无线联网设备数量爆发式增长的时代,它是比单纯提高速率更有实际意义的。

重庆路桥值得一提是WiFi5中也使用了MU-MIMO功能,但它天生不足:设备需要连接在同一5G频段下,要全部支持MU-MIMO功能。且设备数量要刚刚好才能触发这个功能。最重要的一点是WiFi5下的MU-MIMO功能只支持数据下行,上传数据时还是走得SU-MIMO。而WiFi6给我们带来了完整版的MU-MIMO功能——至少它支持数据上行和下行。相比于WiFi中最大的4×4 MU-MIMO规格,WiFi6拥有了8×8 MU-MIMO——最多可以同时支持向8个终端传输数据。如此一来适用的场景便多了许多,这时MU-MIMO才到了真正能用的地步。

04、OFDMA技术

重庆路桥长久以来,WiFi一直采用OFDM作为核心传输方案。OFDM即正交频分复用技术,是由多载波调制发展而来的一种实现复杂度低、应用最广的一种多载波传输方案。OFDM主要思想是:将信道分成若干正交子信道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开,这样可以减少子信道之间的相互干扰(ISI)。

每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽,因此每个子信道上可以看成平坦性衰落,从而可消除码间串扰,而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分,信道均衡变得相对容易。用个简单的例子来说明:假设我们现在有很多车要从A地到B地,没有使用OFDM技术之前,路是一条路,所有的车四处乱开,横冲直撞,结果谁都快不了。现在使用了OFDM技术,将一条大路划分为很多个车道,大家都按照车道驾驶,这样既可以提高速度,又能减少车与车之间的干扰。同时这条道的车多了,就匀一点到那条车少的道上去,管理上也方便很多。

OFDMA技术是在OFDM的基础上加入多址(即多用户)技术,演进而来的。OFDMA将帧结构重新设计,细分成若干资源单元,为多个用户服务。以20MHz信道为例,在OFDM方案(即11n/ac)里每一帧由52个数据子载波组成,但由于这一帧只为一个终端服务。

重庆路桥传输的数据包过小时(像聊天记录),空载的子载波也无法分配给其他终端。而在OFDMA方案(即11ax)里每一帧由234个数据子载波组成,每26个子载波定义为一个资源单元,每个资源单元可以为一个终端服务,这样每一帧就可以同时为9个用户服务。

用卡车拉货来解释这个技术最方便直观了。OFDM方案是为每一个客户发一次货车。不管货物多少,来一单发一趟,这样不免就有货车空载的现象。而OFDMA方案会将多个订单合在一起发货,让卡车尽量满载上路,使得运输效率大大提升。

不但如此,WiFi6下OFDMA和MU-MIMO的效果可以叠加。两者呈现出一种互补关系,OFDMA适用于小数据包的并行传输提高信道利用率和传输效率。而MU-MIMO则适用于大数据包的并行传输,提高单用户的有效带宽,同样能减少时延。

05、TWT机制

重庆路桥TWT机制是专门针对类似智能中国股市 这样的低速设备而设置的。例如配置2.4GHz频段、20MHz频带的WiFi设备。路由器会自动生成一个数据交换用的唤醒时间,在网络数据传输不高的时段去依次唤醒这些低速设备进行数据交换。(比如下载最新数据库,上传生成数据等操作)这样就可以有效避免网络拥堵。这也是一种优化网络带宽利用率的技术手段。

02、5G和WIFI6的对比

01、应用场景:

5G是运营商部署的网络, 5G的应用是面向eMBB(大流量移动宽带业务)、mMTC(大连接物联网业务)和uRLLC(超高可靠超时延通信)场景的,以室外为主,5G在工业互联网,车联网 无人驾驶等领域有强烈的需求。而WiFi6主要以室内短距离覆盖为主,Wi-Fi6的应用可以在eMBB和mMTC场景作为5G的补充。是企业办公的不二选择。为企业更加智能化提供更多选择。另外,从家庭用户的使用角度来看,只有wifi6才能发挥出5G的最大功效。

02、从技术层面

-理想速率,wifi6的高速是通过MU-MIMO和OFDMA实现的。采用1024QAM,带宽最高160MHZ,天线数量最多8T8R,理想速率为9.6Gbps。5G的高速是通过大规模的MIMO无线电技术实现,大规模的MIMO无线电技术采用几十到几百个天线用于传播无线电信号,理想速率达到10Gbps, 两者理想速率相差不大。

- 覆盖范围,覆盖范围是和发射强度有关的,Wi-Fi6 AP国家的认证要求发射功率不超过0.2W,,覆盖范围约五百到一千平米;一个室外5G基站发射功率可达60W,其覆盖是公里级的。就覆盖面积来说,5G优于wifi6.

- 室内单用户体验:Wi-Fi6 AP最高可以是8T8R,实际速率至少为3Gbps-4Gbps。典型的室内5G小基站天线一般是4T4R,实际速率是1.5Gbps-2Gbps。所以,单设备的性能Wi-Fi6会优于5G。

03、频谱资源:

重庆路桥wifi6支持的频段是2.4GHz和5.8GHz,这些频谱资源是免费的,成本相对较低。5G支持1Ghz以下的低频段,1GHz到6Ghz的中频段,24/30Ghz到300GHz的高频多(也成为毫米波),虽然5G的频谱资源很宽,很广,但是 这些频段都是需要授权的,中国是发牌照,国外是以拍卖的形式为主,成本非常高。

04、建设成本:

重庆路桥5G网络因信号易衰减,需经过严密规划仿真验证,此外,5G频带和波长的特点需要5G基站更密集,导致投入基站成本高。之前运营商在4G的投资在8千亿,而5G的投资是4G的2-4倍。相比较而言,wifi6的升级仅需升级主芯片,且主芯片都是ASIC,成本本身就低于5G 所需的FPGA芯片;光纤入户或者进入企业后,只需要购买整机Wi-Fi6 AP即可实现部署,成本相对基站而言非常低廉。再加上当前主流的电脑、手机、pad以及无线终端均支持wifi接入,wifi6的应用就更容易迭代出新了。

正是由于WiFi 6具备的低功耗、低时延、高带宽、高连接数、组网方便等技术特征,WiFi 6 技术将与5G形成场景互补,加速智慧中国股市 、企业接入等室内物联网应用场景落地。

重庆路桥5G和Wifi6各有各的长处和短板,5G是运营商网络,授权频段,而WiFi是非授权频段,类似私人网络,就算5G拿到了非授权频段,由于组网不便、短期内接入点成本很难降下来,所以WiFi 6就成了室内物联网这块很好的补充。

重庆路桥打个比方,如果把通信技术比作交通工具,5G就像飞机一样可以迅速将快件从一个城市运至另一个城市,但没法帮你取1公里内的外卖,而取外卖的话最好还是用最先进的电动车。

03、WIFI 6的应用前景

重庆路桥目前不仅很多运营商都在招标WiFi 6的元器件,像华为这样的大陆芯片企业也在加速研发WiFi 6芯片,并且华为、苹果、三星、小米主流手机品牌都已经支持WiFfi 6技术。

这些企业都在共同推动WiFi 6技术的普及,将加速智慧中国股市 、企业接入等室内物联网应用场景的落地。

其一,基于Wifi 6技术的网络设备将迎来爆发式增长。

有专业机构预测,预计到2023年左右,几乎全部家庭WiFi设备都将更换成WiFi 6.企业网络接入中包括机场、酒店等等将有90%更换成WiFi 6.

另外目前运营商可能会在小区内采用千兆光纤+WiFi 6的组合,所以居民小区固网宽带也将迎来一次全面升级。

目前WiFi 5正处于去库存阶段,预计今年下半年开始WiFi 6将迎来爆发式增长。

其二,物联网相关元器件、设备行业将迎来一轮高景气周期。

以智慧中国股市 为核心的物联网场景的加速落地,必然带来室内智能终端设备的放量。

其三,加速4K超高清、AR/VR、云经济等5G应用场景的落地普及。

重庆路桥此次WiFi 6技术落地的意义不仅是无线局域网传输技术的一次全面升级,更关键的在于可以与5G互补,真正将室内物联网应用场景落地,可能是物联网时代的一个里程碑。