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5G+Wi-Fi 6组合拳,赋能千行百业数字化转型

09/27 08:24 作者:iot101君
阅读需 13 分钟
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作者:Levin

物联网智库 原创

对于5G和Wi-Fi 6来说,二者的数据传输速率已经相差无几,但适用场景还有所不同,Wi-Fi 6在很多场景中都是5G的有力补充。不仅如此,2x2 Wi-Fi 6更进一步提升了数据传输能力,让个人和企业都能够畅享出色的Wi-Fi体验。

 

时间回到2019年,如果站在当时的节点上为未来科技的发展方向总结几个关键词,5G一定位居前列。彼时,每天的新闻中都充斥着5G网络的各类消息和对未来应用的展望,5G商用牌照也已经发布,三大运营商更是迫不及待地对5G进行相关部署和规划。而在各界都对5G充满期待并展示出最大程度的热情之时,作为一直和蜂窝通信势均力敌的Wi-Fi也不甘落后,Wi-Fi 6“低调”面世。

不知大家是否还记得,在早期使用智能手机时,想要在移动数据和Wi-Fi之间切换,必须要手动点击图标,而Wi-Fi 6的新标准则能够让设备在移动通信基站和Wi-Fi路由器之间结合地更为紧密,切换也更加流畅和无感。不仅如此,当每平米的上网终端达到3台甚至更多时,早期的Wi-Fi标准已经不足以支撑,但通过发挥Wi-Fi 6标准中提高信道利用效率的OFDMA以及MU-MIMO等特性,就可以支持这些设备的高速并行通信。

 

Wi-Fi 6是5G的有效补充

在5G之前的移动通信时代,用户对于通信速率的需求还远远没有被完全满足,提升数据传输的速率是最关键的工作之一。而在5G时代,网络上行的峰值传输速率已经达到10Gbit/s,下行峰值传输速率可高达20Gbit/s,对于普通消费者而言已经完全足够,其高速率、低时延、广连接的三大特性还可以支持除智能手机之外的其他应用。

对于5G来说,其将在物联网时代得到极大发展,万物互联也是它的最终目标之一。然而从数据上看,5G的最大连接数约为100万个终端/平方公里。在某些城市的中心地带或者设备密集的场景下,这样的连接密度恐怕还无法做到连接所有设备。这时,Wi-Fi 6就可以作为5G的有效补充。

2019年9月时,Wi-Fi 联盟正式推出了Wi-Fi 6的认证计划,相较于上一代,Wi-Fi 6实现了峰值速率提升37%,达到了9.6Gbps,与5G的体验几乎一致;接入容量提升4倍;终端功耗降低30%以上。对于Wi-Fi 6来说,其性能提升的核心是引进了多项新技术,具体来说包括以下三种:

MU-MIMO(多用户-多输入多输出)解决了之前 Wi-Fi一次只能和一个终端通讯的问题,显著提高了网络的总吞吐量和容量,使得上网速度大大提升。虽然Wi-Fi 5在下行中也用了MU-MIMO技术,但是Wi-Fi 6同时支持上下行,最多支撑8个终端设备上行/下行传输更多数据,是 Wi-Fi 5的两倍

OFDMA(正交频多分址)将无线信道划分为多个子信道,形成频率资源块,保证了多个终端可以同时并行传输,不必排队等待、相互竞争,从而在提升数据传输效率的同时也降低了时延,网络拥堵问题得到缓解

TWT(目标唤醒技术)减少射频工作时间,优化了网络资源,能够有效降低终端设备的电量消耗

与前几代Wi-Fi标准相比,Wi-Fi 6实现了高吞吐量、高稳定性、超低时延和更广覆盖,各大厂商更是为万物互联的目标应用场景做出了全面优化。其中,作为重要的移动连接厂商,除了引领5G发展外,高通也在Wi-Fi技术的演进中起到非常关键的作用,很早便开始布局Wi-Fi行业,如今甚至亮出了“Wi-Fi 6 + 5G”的组合拳。

技术发展到现在,Wi-Fi和5G技术也更容易互相借鉴与融合,扩充对方领域的产品特性。举例来说,MIMO最早被应用在蜂窝技术上,但经过技术的迭代积累,很快便将其应用到Wi-Fi领域,早期的SU-MIMO 只能同时向一个设备传输信号,如今,进一步发展的MU-MIMO更是成为Wi-Fi的主要特性,更常常与2x2 Wi-Fi、4x4 Wi-Fi、8x8 Wi-Fi这类词同时出现。

相比于普通的1x1 Wi-Fi,高通凭借多年来积累的技术优势推出了其独有的2x2 Wi-Fi,相当于从“单车道”变成“双车道”,利用两根天线来实现数据接收和发送的并行处理,在容纳更多的数据的同时也减少了“拥堵”,在内部空间“寸土寸金”的智能手机上,高通骁龙最新的移动平台和过往的多款平台也均支持2x2 Wi-Fi,进一步提升了Wi-Fi的性能与用户体验。

早在2015年时,高通就已经开始支持2×2 MU-MIMO Wi-Fi,普通消费者对于2×2 Wi-Fi的了解,则开始于2018年,高通在骁龙855上开始集成支持2×2 MU-MIMO的Wi-Fi 6-ready技术,即之后手机厂商大力宣传的“双频Wi-Fi技术”,也是在为Wi-Fi 6做准备;在2019年,高通骁龙865移动平台则正式开始全面支持Wi-Fi 6技术,传输速率达到1200Mbps。

而Wi-Fi性能在智能手机终端上的持续进步,都离不开高通推出的FastConnect移动连接系统。在早期,业内大多使用的还是1×1单路Wi-Fi技术,如1x1的Wi-Fi 5;到了FastConnect 6200移动连接系统,就已经支持了2×2 Wi-Fi以及下行MU-MIMO;FastConnect 6700则不仅支持2×2 Wi-Fi,更进一步支持上下行MU-MIMO、OFDMA等,也让高通带来的技术优势变得更加突出。

从2015 年至今,高通公司的Wi-Fi芯片出货量已经超过40亿颗。过去30年中,高通在研发领域投入的资金超过440亿美元,其在全球申请和拥有的专利超过13万件。这些专利不仅涵盖蜂窝技术领域,同时还涉及射频、电源、成像、软件及多媒体等多个领域,可以说几乎所有的无线通信背后都有高通的身影。

Wi-Fi 6的适用场景还有更多

对于智能手机来说,不仅主流手机厂商的旗舰机、中高端机型需要更好的Wi-Fi技术,入门机型同样需要,才能让更多用户享受到更好的Wi-Fi体验。

在8月底举办的骁龙嘉年华中,高通就在现场部署了采用高通Wi-Fi 6解决方案的联网环境,通过与使用骁龙8/8+的手机搭配使用,即可享受到Wi-Fi 6带来的超高速率与高可靠性。在实际的游戏场景测试中,除了信号更稳定外,Wi-Fi 6的时延仅有54ms,远远低于Wi-Fi 5的111ms,后者的延迟率也更高。总体来说,从信号的曲线变化来看,Wi-Fi 6带来的提升更是十分显著。

此外,虚实融合的沉浸式体验也是骁龙嘉年华中重点描绘的场景之一,通过高通Fast Connect 6800移动连接系统的Wi-Fi 6特性,实现VR一体机与运动座椅之间的低时延无线连接,带领观众感受到了身临其境的沉浸式体验。

多年来,Wi-Fi技术一直处在平滑的演进当中,到了Wi-Fi 6时,这些全新的特性使其不仅适用于消费级场景,如智能手机、平板电脑、智能家居、穿戴设备等新型智能终端、超高清应用、VR/AR等,也可以适配到其他的领域当中,如远程医疗等服务场景;机场、酒店、大型场馆等高密度场景;智慧工厂、无人仓储工业级场景等。在这些场景中,由于使用的路由器等设备对于内部空间的要求低于手机,可以放下更多天线,并且路由器面向更多终端连接,因此在2x2 Wi-Fi之外,路由器侧甚至还有4x4、8x8 Wi-Fi等,使得多终端用户场景下的每单一终端都可以获得更高的速率。

以工业级场景为例,使用基于Wi-Fi 6的MU-MIMO技术,工业网关也可以实现向众多设备同时高速传输数据,方便更多物联网终端设备同时在线用网,数据传输更加流畅;而且要实现工业生产的智能化,传感器的数量会逐渐增加,对通信效率的要求也在不断提高,而Wi-Fi 6将频段扩展到了160MHz,信道宽度加倍,显著减少了拥堵,可以实现设备的更低延时通信;同时,Wi-Fi 6同时支持2.5GHz/5GHz双频段,兼容性强,新旧设备都可以接入Wi-Fi 6网关,部署成本也进一步降低。此外,2.4GHz频段的穿透能力强、传播距离更远,适合工业厂区这种空间较大、障碍物较多的环境,而5GHz速度快、传输效率高,适合中短距离下大量数据的快速传输。而且两种频段可同时传输,Wi-Fi 6工业网关可以根据环境遮挡、设备性能等情况,自动为不同设备分配最高效的频段。

当然,现在市面上也有兼具5G与Wi-Fi 6功能的网关或路由器产品,可以在接入5G的同时,采用Wi-Fi 6构建场景内的高速物联网,同样适用于港口、矿区、电站等工业类应用场景。通过两种技术的结合使用,在提升场景内设备通信速率、扩大物联覆盖、降低时延的同时,还节省了设备全部升级的成本。

 

写在最后

目前,Wi-Fi在家庭、企业端的无线流量成本几乎为0,因此,不论在家庭还是企业场景下,Wi-Fi依然是重要的无线接入方式。

Wi-Fi 6在大规模普及之前,必须首先构建网络的基础设施,如路由器和网关等。具体来说,Wi-Fi 6的普及首先需要将路由器端先升级为Wi-Fi 6标准,为终端用户提供良好的应用环境,随着Wi-Fi 6的逐渐普及,器件成本快速下降,不少设备的价格已经下探到数百元级别;其次,则需要终端厂商跟随技术升级的趋势,推出更多支持Wi-Fi 6的移动设备及物联网设备,而Wi-Fi 6引入的新技术不仅使得用户获得更好的体验,也使得天线、滤波器等器件数量有所提升,软件等附加值相对更高,在大批量的交付阶段,还能够进一步带动产业链整体价值量的提升,为整个行业的发展带来新的机会。

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