5G时代来了WiFi技术还有什么用吗

RF/无线

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移动互联网时代,“WiFi”和“4G”一直是两个并存的名词——4G网络在室外给我们提供高速流量,WiFi则在室内给我们提供了真正的不用操心的“无限流量”。可以说生活在当下的我们,这两样东西一个不但都离不了且一刻也离不开。想想看如果你的手机断了网,你的焦虑症恐怕就上来了。

我们现在的手机和路由器上最广泛使用的是WiFi5技术。WiFi5技术即是802.11ac 诞生于2013年。最初版本(Wave 1)凭借80MHz频宽,将WiFi单流带宽提升至433Mbps。2016年第二版(Wave 2)将频宽再次翻倍到160MHz。(目前支持的设备并不多)

不过WiFi5只支持5G频段。而5G频段因为穿透力差,在信号覆盖较弱。技术上无法完全取代支持2.4G的WiFi4。所以目前的主流家用无线路由器都是同时支持和 WiFi 4和WiFi 5。而相比WiFi5,WiFi6同样支持20/40/80/80+80/160MHz频带。而且支持2.4GHz和5GHz频段。

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。WiFi6的带宽比WiFi5大了数倍。2016年第二版(Wave 2)WiFi5还引入了MU-MIMO(多用户多进多出)的概念,相较于SU-MIMO(单用户多进多出)。它能更大限度的利用路由器的无线流量。

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原来路由器是可有支持 4×4 MU-MIMO ——你可以把它想象成4条天线同时对设备发送数据。但大多数的移动设备(想手机和笔记本)由于体积的原因通常都只设计了一或两条接收天线(2×2 MIMO Wi-Fi)。所以在SU-MIMO模式下,只能同时给一个设备传送数据。路由器和设备间的传输会造成信道的浪费。

这个功能也成为了市面上WiFi5规格的高端路由器的一大卖点。4*4天线的路由器同时可以传输2×2的笔记本电脑、1×1的手机A和1×1的手机B。看上去很美好的一个功能。

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。不过坏消息是,两种方案都需要WiFi设备的支持。只有同一信道下的所有终端都支持WiFi6的情况下,并行传输运行状态才是完美的,否则效果会严重打折。

以上几项技术为WiFi6的高性能铺平了道路,但随着智能家居的逐步推广。我们的路由器连接往往不仅有像手机,笔记本电脑这样对网络需求比较高的终端。也有各种对带宽要求不高的智能家居设备。但是这些设备也是需要持续和路由器保持连接。一定程度上也会影响我们的网络状态。特别是当他们进行传输数据的时候,一定程度上也会拖慢网络的响应速度,为此WiFi6加入了TWT机制(Target Wake Time)。

TWT机制是专门针对类似智能家居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。

在传输旁边有100Mbps的4G网络,在室内的速度只有不到10Mbps。而5G网络更高的C-Band和毫米波段上部署。这也就意味着5G信号相对于4G的“穿墙”能力更弱一些。从这点来看,在室内用WiFi6来弥补5G信号的覆盖问题,将是一个非常好的互补方案。

和5G网络一样,WiFi6目前也只是在普及阶段。目前支持WiFi6的路由器价格都高达数千。而支持WiFi6的终端设备,目前也仅限于几款旗舰级手机和笔记本电脑上。要实现我们上文中的WiFi6的功能,必须要网络中所有的设备都支持WiFi6才能达到。所以目前我们没有必要刻意追求WiFi6网络。如果你现在需要买个路由器,我建议你还是入手一个数百元的WiFi5路由器是最实用的。

但我相信WiFi 6取代WiFi 5的时间可能会比大家想象的更短。随着WiFi6设备的价格越来越低,用户手中WiFi6设备会越来越普及。WiFi6的这些功能将在现实的场景中一一实现。WiFi6也将和5G一起努力为用户们打造更好的网络体验。

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