告别卡顿 手游“外挂”：Wi-Fi 6

电子发烧友报道（文/黄山明）如果说5G技术的发展，对消费者带来显著的改变是室外浏览视频或者下载东西时，不必等待太久，那么在室内，用户更多使用的仍是Wi-Fi，尤其在当前5G信号穿透性较弱以及基站数量不足的情况下。
 
Wi-Fi 6，第6代无线技术，即IEEE802.11 ax，经过了这些年的发展，如今Wi-Fi 6技术已经开始搭载在各大厂商的电子产品中。尤其在今年的疫情影响下，Wi-Fi 6正在快速普及。
 
Wi-Fi 6正在迅猛发展
 
受疫情限制，在上半年大多数人都被迫待在家中，从另一方面来看，这也加大了用户对室内无线通信技术的需求。而作为室内最常用的通信技术，新一代Wi-Fi技术的出现，无疑会极大提升用户的使用体验。
 
移远通信副总经理孙延明在接受电子发烧友采访时认为，Wi-Fi 6从诞生到现在，发展非常迅猛，路由器作为其基础设备，随着技术的成熟，价格逐步下探，已经到了普及的范围。在终端侧，产品类型也不断丰富，从全球范围看，越来越多的Wi-Fi 6设备开始上市，包括电视机、笔记本电脑、机顶盒等。疫情期间，也带动了家用视频类的消费，Wi-Fi 6作为家庭高速无线通信的主要方式，其新产品上市节奏也在加快。
 
在今年疫情发展的情况下，无疑加快了Wi-Fi 6技术的发展和普及。芯讯通市场总监谭梦溪认为，Wi-Fi 6在智能家居、企业无线办公、室内会议，远程教育、远程医疗中表现出的优越性是有目共睹的。
 
或许有人会有疑问，5G快速发展的当下，我们还需要Wi-Fi技术吗？而事实上，Wi-Fi 6的发展将与5G紧密相连，谭梦溪认为Wi-Fi 6与5G将维持一个主内一个主外的格局，两者在很多场景下是互相补充的。
 
前几年在5G出现后，Wi-Fi将逐步退出市场的声浪很大，这主要是因为现有的Wi-Fi协议与5G协议在理论上的带宽、时延和连接能力差距过大，甚至无法弥补，但Wi-Fi 6的出现改变了这一切，在多个应用场景下，Wi-Fi 6与5G的互补性显著大于竞争。
 
从当前的市场来看，5G套餐资费并不低，对于家庭用户而言，利用Wi-Fi来承担日常大部分流量消耗支出替代移动网络是最佳的选择。另一方面，据公开数据统计，中国智能家居市场规模从2015年的1654.4亿元增长至2019年的3876.2亿元，年复合增长率达23.7%。智能家居作为Wi-Fi的重要应用终端，其市场规模的持续扩大也推动着Wi-Fi的迅速发展。
 
Wi-Fi 6还要多久才能普及
 
从公开资料显示，Wi-Fi 6的理论速度和吞吐量远超Wi-Fi 5，同时更加省电，信号覆盖更广，以及可以接纳更多的连接设备。如果让消费者能够切实的感受到这些新技术，那么对于体用体验的提升无疑是巨大的，但想要体验Wi-Fi 6，需要发射端和接收端都在硬件上支持才行。
 
谭梦溪表示，从技术角度看，相比Wi-Fi 5最高带宽是6933Mbps，升级到Wi-Fi 6之后，可以达到9.6Gbps，传输速率提升了接近40%。除了速率大幅提升之外，在其他性能方面也有了很多质的飞跃，比如采用了OFDMA正交频分多址技术，支持8×8 MU-MIMO等等。
 
此前所认为Wi-Fi 6最大的弊端是成本问题，想要用上Wi-Fi 6不仅要买支持Wi-Fi 6的路由器，还要更换支持Wi-Fi 6的手机或者无线网卡。但目前来看，这个问题并非无法解决。谭梦溪认为，大部分人已经用上的5G技术的手机和设备，三大运营商也在积极推进5G网络建设，同时推出用户携号免费升级，家庭宽带也可以升级到5G和Wi-Fi 6设备。目前阻碍Wi-Fi 6发展的应该是当前用户生活场景需求，随着生活场景需求的发展Wi-Fi 6会自然的普及。
 
针对家庭用户层面，更多用到的功能是高吞吐量这个场景，比如笔记本电脑、平板、机顶盒、智能电视等，今年已经有此类产品陆续上市，随着Wi-Fi 6路由器的更加普及，端侧设备会越来越多，将带动Wi-Fi 6在家庭场景的应用普及。
 
孙延明认为，今年国内主要集中在Wi-Fi 6电视、笔电等产品，预计明年Wi-Fi 6产品数量上会更多一些，同时明年可能会有机顶盒产品面世，整体家庭类应用的普及可能要2到3年之后。
 
我们真的需要Wi-Fi 6吗？
 
一个有意思的问题是，在许多用户的移动设备上，基本都能支持2*2MU-MIMO，理论速度可以达到2.4G，但这需要工作在160MHz频段下，对于信号质量的要求非常高，普通情况下可能只有80MHz。尽管Wi-Fi 6的80MHz可以达到1200Mbps的速率，但在同样情况下，Wi-Fi5的速率也可以达到866Mbps，已经远超消费者的感知，似乎没有必要去更换Wi-Fi 6。
 

数据来源：维基百科
 
对此，孙延明认为，Wi-Fi 6除了具有数据高吞吐量以外，MU-MIMO功能也很强大，同时具备出色的低时延、低功耗性能。未来的家庭Wi-Fi设备会有很多，除了高吞吐量的高清视频类设备如高清电视、机顶盒、游戏机等，还有其他的一些联网设备，比如智能空调和冰箱等，再加上手机、平板等移动设备，可能会有几十个设备同时接入，此时MU-MIMO等技术提供的多设备管理能力就很重要，可以保证在大量设备接入状态下的性能。另外，部分Wi-Fi应用对低时延的要求较高，比如游戏，此时Wi-Fi 6相对Wi-Fi 5也就具有特别的优势。
 
此外，相比Wi-Fi 5，Wi-Fi 6在2.4G频段的抗干扰能力得到了巨大提升，在原理上大幅提升了复杂条件下的网络性能。尤其在如今联网设备指数级增加的当下，网络环境变得更为复杂，干扰更多，如何获得较好的网络体验，将成为用户体验的一个重要指标。
 
而Wi-Fi 6稳定性的提升其实就在于MU-MIMO及OFDMA技术上，Wi-Fi 5只有在下行时才会启动MU-MIMO技术，而Wi-Fi 6可以在全频段下生效。
 
或许在同样使用100M宽带的情况下，Wi-Fi 6与Wi-Fi 5在实质上并没有什么区别，但是我们正处于复杂的网络环境下，如机场、演唱会、球赛现场、电竞现场时，Wi-Fi 6的稳定性将显著好于Wi-Fi 5。这对于如今许多爱好玩手游的用户，无疑是一个福音，打个比方，当别人由于信号问题还卡在游戏中无法动弹时，你已经推塔完毕，准备开始下一局了，这显然是两种不同的游戏体验。
 
如何解决Wi-Fi 6的稳定性及兼容问题
 
从性能上来看，Wi-Fi 6具备高吞吐、低时延、低功耗性能等优势，同时还能保持多个终端并行传输数据，但这也带来了新的问题，更大的数据流量叠加多终端并行传输数据对于稳定性的要求也更高。
 
芯讯通智能模块研发部总经理周璟表示，过去，Wi-Fi 6为了避免在数据传输时发生冲突而引入了BSS Coloring。BSS Coloring通过在数据报头加入6bits的BSS Color，让数据可在同一信道传输而不会互相干扰。
 
具体而言，BSS Coloring着色机制是在802.11ax中引入了一种新的同频传输识别机制，这项技术在PHY报文头中添加BSS color字段对来自不同BSS的数据进行“染色”，为每个通道分配一种颜色，该颜色标识一组不应干扰的基本服务集（BSS），接收端可以及早识别同频传输干扰信号并停止接收，避免浪费收发机时间。
 
如果颜色相同，则认为是同一BSS内的干扰信号，发送将推迟；如果颜色不同，则认为两者之间无干扰，两个Wi-Fi设备可同信道同频并行传输。以这种方式设计的网络，那些具有相同颜色的信道彼此相距很远，此时我们再利用动态CCA机制将这种信号设置为不敏感，事实上它们之间也不太可能会相互干扰。
 
在低功耗上，Wi-Fi 6采用了TWT（Target wake time，目标唤醒时间）技术，可以定义每个终端的不同唤醒时间，也就是只有终端设备在收到自己的“唤醒”信息后才进入工作状态，其余时间均处于休眠状态，不仅可以达到并行传输稳定性的问题，同时可节省功耗，延长电池寿命。
 
每一代新技术的出现，如何向下兼容都成为工程师的难题，其MU-MIMO、OFDMA等技术是否能在更低规范的协议中使用。周璟表示，只要理解WI-FI5的OFDM与Wi-Fi 6的OFDMA的原理就明白了，其实Wi-Fi 6 OFDMA是兼容共存Wi-Fi 5 OFDM的。
 
具体而言，在OFDM（正交频分复用）技术下，每个用户（终端设备）在上传或下载数据时，在每个时间段内占用整个无线信道。终端设备按时分的方式轮流占用整个无线信道。而OFDMA（正交频分多址）在频域上将无线信道划分为多个子信道（子载波），形成一个个时频资源块，用户数据承载在每个资源块上，而不是占用整个信道，从而实现在每个时间段内多个用户同时传输，即一次可以和多个终端通信，不必排队等待，提升了效率，降低了排队等待时延。
 
至于MU-MIMO，虽然早在Wi-Fi4时代（802.11n）就开始使用MIMO技术了，但直到上一代Wi-Fi5(802.11ac)也只允许路由器一次与四个终端设备通信，且只支持下行MU-MIMO。而Wi-Fi 6支持多达与8个终端设备同时通信，这相当于将原来的4条单向道路扩展到8条双向道路，成倍提升了交通效率。
 
积极布局Wi-Fi 6
 
就在今年10月份，中国电信开启了2020天翼网关4.0集采，要求采购支持双频Wi-Fi 6功能的产品超过1400万台。这也是国内首次大规模集采Wi-Fi 6产品，这次集采，也将有力的推动Wi-Fi 6产业链加速成熟。
 
不仅是中国电信，其他几家运营商也在积极拓展智慧家庭、智能组网业务，疯狂寻找新的利润增长点。有相关机构预测，随着Wi-Fi 6相关终端规模出货，未来2-3年，Wi-Fi 6将成为主流。
 
移远针对消费类的端侧和热点的Wi-Fi 6模组，以及车规级的Wi-Fi 6产品都有布局。端侧主要实现station功能，移远Wi-Fi 6模组FG50X系列支持双频并发功能，每个频段可以实现2x2 MIMO，最大提供1.775 Gbps的速率，主要应用于电视机、机顶盒以及其他要求高吞吐量的视频通信设备领域。
 
同时，移远也提供带Soft AP功能的Wi-Fi 6模组，可以搭配移远5G模组使用，目前已针对MIFI、CPE产品应用，在多个项目上实现落地。在车载领域，移远也推出了车规级的Wi-Fi 6模组AF50T，用于车内Wi-Fi热点共享以及端侧连接，可以实现热点加station共存的模式，主要应用于车机以及T-BOX等场景。
 
芯讯通也推出了和5G模组搭配使用的Wi-Fi 6模组W80，这款模组拥有MU-MIMO、OFDMA、TWT等革新性通信技术，可以快速部署，为新的应用场景赋能，在智能家居、企业无线办公、室内网络等场景中将得到有效应用，适合企业、学校、别墅等室内场景。
 
相对而言，5G网络更适合在室外实现广域无缝公网覆盖，在对漫游、时延有较高要求的场景中更为适用。芯讯通5G 模组SIM8200G和Wi-Fi 6模组形成了一个很好的5G+Wi-Fi 6方案，可提供高速稳定的室内外网络解决方案，未来Wi-Fi 6和5G将形成相辅相成，互补共存的局面。
 
小结
 
相比5G，Wi-Fi显然是更适合家庭用户使用，而Wi-Fi 6运用MU-MIMO、OFDMA、TWT等技术，让其具备高吞吐量、低时延、抗干扰强、低功耗等优点。尽管Wi-Fi 5与Wi-Fi 6在相同宽带环境下并没有本质区别，但当处于复杂环境中时，Wi-Fi 6的优势便一眼可见。随着智能家居的快速发展致使网络环境进一步复杂，以及用户对于低延时、高速率通信技术需求的上升，Wi-Fi 6已经势不可挡。

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