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何为 Wi-Fi 6?
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日期:2020-03-24 15:21:51来源:物联中国 作者: 收藏

与 5G 相当,“Wi-Fi 6”成为2020年各个手机厂商发布新机的必备标签。

据36氪统计,几乎所有国内手机厂商都在近三个月发布了搭载Wi-Fi 6功能的新品。而在智能家居领域,三星的全球首台Wi-Fi 6电视已经问世,未来更多设备,如冰箱、空调也有望加上这一标签。

目前已发布的支持Wi-Fi 6的设备,36氪统计

有人说,2020年是Wi-Fi 6商用元年。这项长期没什么存在感的技术,开始频频登上微博热搜。2月8日,雷军强调小米10是首款支持8×8 MU-MIMO的手机,MU-MIMO是Wi-Fi 6的一种新特性,能够极大加快传输速度。

但很快有人戳破了雷军的文字游戏,华为手机产品线副总裁李小龙认为,搭载了Wi-Fi 6并不意味着网络能变得更快,他反驳称:“现在上市的WIFI6手机理论带宽只有1200Mbps,实测最多900Mbps出头,根本到不了150MB/s。还不如2018年上市的Mate20。”

值得一提的是,要想享受Wi-Fi 6带来的新网速,路由器也得和终端设备一起升级。支持Wi-Fi 6的路由器在2019年下半年密集上市,但价格高达两三千元。到2020年上半年,价格下降到三四百元合理区间,并且选择越来越多样化。消费者想要体验新Wi-Fi标准的高网速,付出的成本已非常低廉。

除了消费电子,Wi-Fi 6还在物联网领域掀起波澜。

Wi-Fi在过去的一大缺陷是,当接入设备特别多时就会网络堵塞。在物联网时代,接入同一Wi-Fi网络的设备大大增多,而传输延迟又会限制物联网的应用。此外,Wi-Fi标准过去对物联网设备并不友好,要求所有设备都尽快以最大功率完成传输,而物联网设备往往功耗低、待机时间长,以大功率传输会降低待机时间和使用寿命。

在过去,蜂窝网络才是物联网设备的首选。但Wi-Fi 6带来了转机。首先,它允许多台设备同时传输,因此降低了延迟。此外,它专为物联网设备提供了低功率传输方案,使它们不必再以最大嗓门竭力呐喊,增加了待机时长和使用寿命,也降低了硬件要求。

因此有人说,Wi-Fi 6是打开物联网设备的钥匙,很多设备将从蜂窝网络迁移到Wi-Fi上。

有业内人士告诉36氪,物联网行业对Wi-Fi 6还并不热衷,因为蜂窝网络已应用多年,是一项成熟的技术,而Wi-Fi 6可能需要先在消费电子试水一两年。此外,外界也高估了智慧工厂的普及程度,目前物联网设备还没到必须在Wi-Fi 6和5G二选一的节点。

何为 Wi-Fi 6?

Wi-Fi网络接入设备一多就堵塞,病根就埋在它的传输协议里。

在有线和无线局域网中,接收端一次只能跟一个发送端通信。你可以把它想象成一条单车道,如果有无数台手机在跟一台路由器通信,它们只能挨个通信,导致车道上的车辆全部拥堵在一起,这是Wi-Fi卡顿的本质原因。

此前,业内对Wi-Fi 的改进聚焦在传输速度的提升上,但这并不没有改变车道拥堵的根本问题,直到Wi-Fi 6,才终于针对性地解决了堵塞问题。

简单来说,Wi-Fi 6就是第六代无线网络技术,相比于上一代802.11ac的Wi-Fi5,WiFi6最大传输速率由前者的3.5Gbps,提升到了9.6Gbps,理论速度提升了近3倍。

更重要的是,Wi-Fi 6 加入了几个新特性,来改善数据的传输方式,这使得这次更新对实际使用体验的提升,远超过之前任何一次升级。

首先是OFDM变成OFDMA。OFDM是Wi-Fi传输的基本单元,过去会按时间被轮流分给不同设备,但一次会占用所有频段,造成浪费。而OFDMA将频段继续细分,可以同时让不同设备传输数据。

换言之,过去如果有五台手机连上同一个Wi-Fi,就不得不轮流与路由器通信。即使其中一台只加载一个很小的图片,其他四台也得等待。但如今,五台手机可以同时与路由器通信,互不干扰了。

此外,由于能一起传输,竞争传输机会也变少了。信道的更多时间被用于传输数据,而不是设备互相打架。

其次,增加了上行MU-MIMO功能。MIMO功能指的是,比如路由器和手机都有好几根天线,它们就能利用天线的位置差异,区分出不同天线传输的数据,从而不同天线传输不同的数据,增加传输吞吐量。此外,不同天线发射的信号相消或相长,能够做到只让特定的设备收到特定信号,这能减少设备间的干扰。

经过这两项升级,即使再多手机同时连上一台路由器,卡顿也会大大减少。过去在机场和展厅,要连Wi-Fi上网也是一种奢望,但在Wi-Fi 6热点铺设、手机升级后将变得随处可行。

第三,添加了目标唤醒时间(TWT)功能。这能让很多设备省电约30%。

在以往,设备会在没有数据要传输时休眠,来节省电力。而别人有数据要发给它时,会先发送一个信标,告诉对方设备醒来。而这种唤醒机制一直在进化,尽量让设备能多睡一会儿,更灵活地被唤醒。

这次有了OFDMA技术,路由器可以和每台手机分别商议唤醒时间表,来实现更长期和灵活的休眠。这对物联网设备尤其重要,因为它们电量低、需要长期待机,频繁唤醒也会缩减寿命。

第四,升级提高了调制速率,从256-QAM升级到1024-QAM。这让传输速度提高了25%,是Wi-Fi升级一贯的大方向。

值得一提的是,Wi-Fi 6还为争夺物联网设备,增加了大量优惠措施:包括允许物联网设备只用很小的频段通信(20 MHz-only),只收听自己感兴趣的信息(BSS着色功能),加强长距离传输能力(波束成形)等。

有望与 5G 比肩

Wi-Fi 6备受期待有两个原因:它既能成为5G网络的补充,造福消费电子,也可能逐渐承担物联网设备的通讯工作。

Wi-Fi与蜂窝网络的根本区别是,前者是非授权频段,好比没有人指挥的道路,谁都可以行驶,后者则被分配给固定运营商,由基站指挥。在过去,两者曾陷入竞争,即在争夺应用,也在争夺更高的通信频段。

而如今,通信运营商越来越有兴趣将Wi-Fi作为蜂窝网络的补充。其原因是Wi-Fi更便宜,能承担语音、视频流量的成本。早在十年以前,美国运营商就收购了Wayport,开始铺设Wi-Fi热点;Sprint则称Wi-Fi是“第四层网络”,加以投资。

放眼IC产业,高通、博通、英特尔等基带芯片巨头正陷入Wi-Fi芯片混战,台企如联发科、瑞昱也快速崛起,希望尽早拉拢终端厂家。

在消费电子以外,另一个将被Wi-Fi 6开启巨大前景的是物联网领域

IoT传感器往往功耗低、待机长,需要在网络环境下持续运行数个月甚至数年。过去,Wi-Fi标准对这些设备并不友好,比如要求它们占用全部频段尽快数据,相当于要求嗓门小的人大声呐喊,会缩短设备寿命。而大量设备竞争传输机会,也对延时要求提出考验。Wi-Fi 6则针对性地提出优化方案。

据思科预测,未来物联网设备接入Wi-Fi的规模和增速都十分庞大,超过了蜂窝网络比如5G。

就经济价值而言,Wi-Fi也逐渐与5G达到同一级别。据Wi-Fi联盟统计,全球Wi-Fi经济价值在2018年是1.96万亿美元,超过智能手机市场,到2023年会暴涨到3.47万亿美元。据毕马威估计,全球5G的经济价值是4.3万亿美元。而Wi-Fi经济价值之所以能翻倍,思科认为主要归功于物联网设备加入。

虽然前景很美好,也有物联网行业人士提醒36氪,Wi-Fi 6目前不是IoT传感器迁移的重点。

西门子数字化工厂的人士表示,外界目前高估了智慧工厂的进展,工厂里实际联网的设备很少,对传输速度、实时的要求也没那么高,因此Wi-Fi 6还未进入视野。

海尔物联网部门一位人士称,IoT传感器关心三个问题:干扰、速率和功耗,而这方面蜂窝网络已经提出了很成熟的方案。Wi-Fi 6至少要在消费电子领域用一两年,才会逐渐吸引物联网领域关注。

尽管物联网设备的迁移不太可能一蹴而就,业内人士称,Wi-Fi 6有可能凭借免费优势吸引物联网设备,但这要取决于路由器的升级状况。至少在目前,单价高、最求极致性能的消费电子领域,会是Wi-Fi 6的第一批用户。


出处:物联中国作者:Semiconductor Engineering(责任编辑:zy)
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