持续走热、比肩5G,Wi-Fi 6为何被“看好”?

潇冷 |  2021-07-23

  上半年Wi-Fi 6持续火热......

  火热得让人有种“不支持Wi-Fi 6都不好意思叫网络设备”的感觉!

  这种“火热”不仅体现在Wi-Fi 6新款终端的数量激增上,更体现在Wi-Fi 6终端出货量的增长上。相关数据显示,自2020年Wi-Fi 6路由器产品问世至今,一年多以来,Wi-Fi 6产品已占到 30%以上的市场份额。

  可以预见的是,未来在IoT、边缘计算、人工智能持续深入发展的时代,Wi-Fi 6或将与5G凭借它们在传输速率、低延迟以及安全方面的优势,渗透进我们生活、工作、娱乐的方方面面。

  相关调查显示,Wi-Fi 6的市场份额还在逐步上升。并且预计2022年Wi-Fi 6芯片年出货量将超过10亿颗,56%的新款终端将会支持Wi-Fi 6,预计到2024年Wi-Fi 6将成为主流标准。

持续走热、比肩5G,Wi-Fi 6为何被“看好”?

  进入2021年,Wi-Fi 6逐渐覆盖家庭、企业等多个应用场景:锐捷睿易、UniFi、TP-link先后采用联发科Filogic Wi-Fi 6解决方案,布局Wi-Fi 6无线AP产品;乐鑫推出全球首款支持Wi-Fi 6的RISC-V物联网芯片;新华三、爱快等品牌部分新晋无线路由亦配置Wi-Fi 6,并主打企业级品质。

  这样的案例数不胜数,从芯片到网络设备,再到IoT终端,Wi-Fi 6渐渐成为主流协议标准。而站在从Wi-Fi 5到Wi-Fi 6蝶变的风口,我们不禁疑问,Wi-Fi 6为何被“看好”。我想这原因绝不仅仅是未来IoT所需,还有更深层次的原因......

  高传输速率、低延迟,技术层面解读

  顾名思义,Wi-Fi 6是下一代802.11ax标准的简称,经过802.11n、802.11ac、802.11ax沿革,WFA最终选择使用数字序号来对Wi-Fi命名,一则是为了让用户和设备厂商轻松了解设备连接或支持的Wi-Fi型号,二则是为了突出Wi-Fi技术的重大进步。

  是的,进步主要体现在Wi-Fi 6能够提供的“吞吐量”、“船速速率”、“并发连接”等方面。

  我们先来看传输速率。

  按照计算公式,整机速率=空间流数量× 1/(Symbol + GI)×编码方式×码率×有效子载波数量。其中空间流数量指的是无线AP的天线,数量越多,吞吐量越大;Symbol就是时域上的传输信号,相邻的两个Symbol之间需要有一定的空隙(GI),以避免Symbol之间的干扰。

  而编码方式意味着调制方式,也就是1个Symbol里面能够承载的bit数量。有效子载波数量则类似于频域上的Symbol,一个子载波承载一个Symbol,不同调制方式及不同频宽下的子载波数量不同。 

持续走热、比肩5G,Wi-Fi 6为何被“看好”?

  对于80Ghz信道上的单个空间流,WiFi 5的理论速度是866MB/s,WiFi 6的理论速度是1201MB/s,而对比初代WiFi来说速度提高了800多倍。

  不仅如此,高通技术公司产品市场总监胡鹏曾表示,Wi-Fi 6主要是用了OFDMA(正交频多分址)、MU-MIMO(多用户多入多出技术)。MU-MIMO在多用户情况下同时工作,允许路由器一次与多达8个设备通信,吞吐量的效能较Wi-Fi5翻两三倍,最终入户带宽可以达到千兆级的上传速度。

  这里提到了OFDMA正交频多分址、MU-MIMO多用户多入多出技术,其中,OFDMA可将子载波分配给不同用户,并在OFDM系统中添加多址的方法来实现多用户复用信道资源。相比OFDM,OFDMA有更细的信道资源分配、提供更好的QOS、更多的用户并发及更高的用户带宽等3点好处。 

持续走热、比肩5G,Wi-Fi 6为何被“看好”?

  而MU-MIMO 使用信道的空间分集来在相同带宽上发送独立的数据流,与OFDMA不同,所有用户都使用全部带宽,从而带来多路复用增益。在 AP 中引入 MU-MIMO 技术,同一时刻就可以实现 AP 与多个终端之间同时传输数据,大大提升了吞吐量。

  另外,采用新一代的安全加密协议WPA3,能有效阻止暴力破解和强力攻击,更具安全保障。同时它引入了TWT技术,也就是只有受到传输指令时才会唤醒,进行无线连接,其它时间处于休眠状态。

  沿革、迭代,历史层面解读

  1996年思科公司正式推出AGS,这款被称为第一代路由器的设备,主要用于科研、教育机构以及企业连接到互联网。伴随着网络流量的增长,为了解决CPU和总线负载,第二代路由器便在互联网和企业网中得到广泛应用。

  直到二十世纪九十年代,Web技术的诞生让IP网络得到迅猛发展,用户访问内容得到极大丰富。为此,第三代路由器采用全分布式结构,也就是路由与转发分离的技术,路由器的处理性能得到进一步提高。

  进入九十年代中后期,早期千兆交换式路由器诞生,并伴随着网络管理、用户管理、业务管理等新兴技术的加入,路由器变得更加强大,而面向未来IoT、AI、边缘计算等领域,作为网络的载体,路由器将持续精进。

  在网络设备发展的过程中,Wi-Fi技术也得到更迭。1991年,NCR的工程团队和其合资伙伴AT&T在荷兰开发出了WaveLAN技术,也就是Wi-Fi技术的雏形。加之,IEEE 802.11的标准版本802.11b和802.11a得到批准,与此同时,WECA将这项技术命名为“Wi-Fi”。自此Wi-Fi技术正式得到商用,进入“寻常百姓家”。 

持续走热、比肩5G,Wi-Fi 6为何被“看好”?

  之后,WECA陆续推出了802.11n、802.11ac、802.11ax等协议标准,也就是Wi-Fi 6出来之后被重新命名的Wi-Fi 4,Wi-Fi 5和Wi-Fi 6。

  相比Wi-Fi 4,Wi-Fi 5不仅提高了QAM调制方式和Wi-Fi频宽,还采用了5GHz Wi-Fi新频段。而相比Wi-Fi 5,Wi-Fi 6拥有高速率、高连接数、低延时、低功耗、安全性等优势。也就是前文所说的,对于80Ghz信道上的单个空间流,WiFi 5的理论速度是866MB/s,WiFi 6的理论速度是1201MB/s,而对比初代WiFi来说速度提高了800多倍。

  从历史沿革来看,伴随着互联网发展的不同阶段,路由器以及协议标准都做了诸多更迭,借此满足企业、个人的上网需求。尤其是移动互联网时代,联网终端产品急剧增多,这就需要新的协议标准能够满足庞大的上网需求,Wi-Fi5的5GHz频段的采用可以帮助解决速率的需求,而且MU-MIMO等技术帮助解决多用户、多输入、多输出需求。

  时下,我们处在从移动互联网时代走向AIoT时代,Wi-Fi 6或将凭借高速率、高连接数、低延时、低功耗、安全性等诸多优势,帮企业、家庭处理数据传输。

  剑指IoT,Wi-Fi 6足以满足需求吗?

  尽管Wi-Fi 6有足够的优势应对时下上网需求,但我们并不能忽略它的局限性,比如Wi-Fi 6的升级仅仅沿用了Wi-Fi 5的5Ghz Wi-Fi信道,只带来了更快的速率,并没有拓宽数据传输频道数。

  另外,固定的Wi-Fi总频宽下,Wi-Fi传输频宽越高,划分出的可用信道就越少,互相造成干扰的情况越大。不把“车道”做宽,不开辟新的Wi-Fi信道,Wi-Fi 6的160Mhz高速Wi-Fi就很难被应用出来。

  甚至有论断,Wi-Fi 6到底能否满足IoT时代的需求?

  于是Wi-Fi 6的增强版本Wi-Fi 6E来了,而其主要改善在于加上了6GHz频段,也就是Wi-Fi 6E的推出是为了解决频谱问题,并且Wi-Fi 6E的160Mhz的Wi-Fi信道从5Ghz的2条增加到7条。

  同样,尽管Wi-Fi 6E有着诸多的优势,但是对于大多数人来说,升级Wi-Fi 6E性价比并不高,而且直到2024年,Wi-Fi 6才能成为主流,绝大多数Wi-Fi 6E设备要到2021年以后才能问世。 

持续走热、比肩5G,Wi-Fi 6为何被“看好”?

  写在最后

  也许随着技术的进步,我们将会有除了Wi-Fi 6之外更好的选择。

  但至少Wi-Fi 6已经在伴随着我们从移动互联网走向IoT时代。

  但至少Wi-Fi 6设备已经成为一种新的高性价比选择。

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