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智慧煤礦技術理論篇1-5G與WiFi6技術

2020-11-07 00:33:03 後端開發

5G VS WiFi6

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5G技術

第五代移動通信技術(英語:5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation,簡稱5G或5G技術)是最新一代蜂窩移動通信技術,也是繼4G(LTE-A、WiMax)、3G(UMTS、LTE)和2G(GSM)系統之后的延伸,

WiFi6

Wi-Fi 6(原稱:802.11.ax)即第六代無線網路技術,是Wi-Fi標準的名稱,是Wi-Fi聯盟創建于IEEE 802.11標準的無線局域網技術,Wi-Fi 6將允許與多達8個設備通信,最高速率可達9.6Gbps,

2019年9月16日,Wi-Fi聯盟宣布啟動Wi-Fi 6認證計劃,

WiFi更名

最新一代WiFi6,用技術術語來說,就是802.11AX,2018年10月初, Wi-Fi規格重新命名,新標準802.11ax改名為Wi-Fi 6,同時,前幾代WiFi名稱也相應的作出了改變:

802.11b — WiFi 1 (1999)
802.11a — WiFi 2 (1999)
802.11g — WiFi 3 (2003)
802.11n — WiFi 4 (2009)
802.11ac — WiFi 5(2014)

簡單來說就是,以前的WiFi命名復雜、繁瑣,而現在命名就是通俗易懂,而對我們消費者最大的影響就是,在往后我們買路由器只需要知道,WiFi后面的數字越大,技術越先進就是了,

功能特點

Wi-Fi 6主要使用了OFDMA、MU-MIMO等技術,MU-MIMO(多用戶多入多出)技術允許路由器同時與多個設備通信,而不是依次進行通信,MU-MIMO允許路由器一次與四個設備通信,Wi-Fi 6將允許與多達8個設備通信,Wi-Fi 6還利用其他技術,如OFDMA(正交頻分多址)和發射波束成形,兩者的作用分別提高效率和網路容量,Wi-Fi 6最高速率可達9.6Gbps,

Wi-Fi 6中的一項新技術允許設備規劃與路由器的通信,減少了保持天線通電以傳輸和搜索信號所需的時間,這就意味著減少電池消耗并改善電池續航表現,

Wi-Fi 6設備要想獲得Wi-Fi聯盟的認證,則必須使用WPA3,因此一旦認證計劃啟動,大多數Wi-Fi 6設備都會具有更強的安全性,

WiFi 6與前幾代的區別:

  1. 速度更快

相比于上一代802.11ac的WiFi 5,WiFi 6最大傳輸速率由前者的3.5Gbps,提升到了9.6Gbps,理論速度提升了近3倍,

頻段方面WiFi 5只涉及5GHz,WiFi 6則覆寫2.4/5GHz,完整涵蓋低速與高速設備,

調制模式方面,WiFi 6支持1024-QAM,高于WiFi 5的256-QAM,資料容量更高,意味著更高的資料傳輸速度,

  1. 延時更低

WiFi 5標準即支持MU-MIMO(多用戶多入多出)技術,僅支持下行,只能在下載內容時體驗該技術,而WiFi 6則同時支持上行與下行MU-MIMO,這意味著移動設備與無線路由器之間上傳與下載資料時都可體驗MU-MIMO,進一步提高無線網路帶寬利用率,

WiFi 6最多可支持的空間資料流由WiFi 5的4條提升至8條,也就是可最大支持8×8 MU-MIMO,這也是WiFi 6速率大幅提升的重要原因之一,

WiFi 6采用了OFDMA(正交頻分多址)技術,它是WiFi 5所采用的OFDM技術的演進版本,將OFDM 和 FDMA技術結合,在利用OFDM對信道進行父載波化后,在部分子載波上加載傳輸資料的傳輸技術,允許不同用戶共用同一個信道,允許更多設備接入,回應時間更短,延時更低,

此外,WiFi 6通過Long DFDM Symbol發送機制,將每個信號載波發送時間從WiFi 5的3.2μs提升到12.8μs,降低丟包率和重傳率,使傳輸更加穩定,

  1. 容量更大

WiFi 6引入了BSS Coloring著色機制,標注接入網路的各個設備,同時對其資料也加入對應標簽,傳輸資料時有了對應的地址,直接傳輸到位而不會發生混亂,

多用戶MU-MIMO技術允許電腦訊網時間多終端共享信道,使多臺手機/電腦一起同時上網,再結合OFDMA技術,WiFi 6網路下的每個信道都可進行高效率資料傳輸,提升多用戶場景下的網路體驗,可以更好的滿足WiFi熱點區域,多用戶使用,并且不容易卡頓,容量更大,

  1. 更安全

WiFi 6(無線路由器)設備若需要通過WiFi聯盟認證,必須采用WPA 3安全協議,安全性更高,

2018年初,WiFi聯盟發布新一代WiFi加密協議WPA 3,它是人們使用廣泛的WPA 2協議的升級版本,安全性進一步提升,可以更好的阻止強力攻擊,暴力破解等,

  1. 更省電

WiFi 6引入了TARget Wake Time(TWT)技術,允許設備與無線路由器之間主動規劃通信時間,減少無線網路天線使用及信號搜索時間,能夠一定程度上減少電量消耗,提升設備續航時間,

應用場景

  1. 承載4K/8K/VR等大寬帶視頻

Wi-Fi6技術支持2.4G和5G頻段共存,其中5G頻段支持160MHz頻寬,速率最高可達9.6Gbps的接入速率,其5G頻段相對干擾較少,更適合傳輸視頻業務,同時通過BSS著色技術、MIMO技術、動態CCA等技術降低干擾,降低丟包率,帶來更好地視頻體驗,

  1. 承載網路游戲等低時延業務

網路游戲類業務屬于強互動類業務,在寬帶、時延等方面提出了更高的要求,對于VR游戲,最好的接入方式就是Wi-Fi無線方式,Wi-Fi6的信道切片技術提供游戲的專屬信道,減低時延,滿足游戲類業務特別是云VR游戲業務對低時延傳輸質量的要求,

  1. 智慧家庭智能互聯

智慧家庭智能互聯是智能家居、智能安防等業務場景的重要因素,當前家庭互聯技術存在不同的局限性,Wi-Fi6技術將給智能家庭互聯帶來技術統一的機會,將高密度、大數量接入、低功耗優化集成在一起,同時又能與用戶普遍使用的各種移動終端兼容,提供良好的互操作性,

  1. 行業應用

Wi-Fi6作為新一代高速率、多用戶、高效率的Wi-Fi技術,在行業領域中有廣泛的應用前景,如產業園區、寫字樓、商場、醫院、機場、工廠,

5G VS WiFi6

5G網路,作為第五代移動通訊技術,5G在長時間大面積的宣傳、預熱與討論下,大家都對其比較熟悉了,5G的理論帶寬是4G網路的百倍(理論下行速度10Gb/s),同時還有低時延和低耗電的特性,即將取代4G網路成為下一代的通訊網路,目前5G通訊標準還沒有完全確定下來,只有針對5G手機的eMBB場景(大流量帶寬標準)已經被確定下來,

5G技術中還有URLLC(低延時通信)和mMTC(大物聯網)的標準沒有指定下來,整個標準在ITU(國際電信聯盟)上全面通過,

WiFi6相比較于5G顯得低調很多了, 2018年10月3日WiFi聯盟將基于802.11ax標準的WiFi納入正規軍,并正式更名為WiFi6,將前兩代技術——802.11n和802.11ac分別命名為WiFi4 和WiFi5,

與WiFi5相比,WiFi6在網路速度方面更加快速,容量上也越來越大,不但如此,WiFi6還加入了多用戶多入多出技術(MU-MIMO)和正交頻分多址(OFDMA),使得WiFi6能同時服務多設備能力大大提高,不過WiFi6目前面臨與5G同樣的問題——需要時間普及,我們手上所有的設備都要支持WiFi6協議(包括路由器、手機、無線網卡等),這個技術才能真正被用起來,介于用戶更新設備的速度,WiFi6真正普及的時間可能會比5G還要長,關于5G和WiFi6具體比較不再累述,一表讓你一眼把5G 、WiFi6看到底,

[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-6y5bnCo6-1604424331925)(./pic/5G與WiFi6.png)]

5G在哪里與WiFi6競爭,相互補充?
2019 年,基于運營商的移動連接(LTE 和 5G 蜂窩網路)和非授權無線網路(WiFi6,或者稱為 802.11ax)將在兩個主要方面相互靠攏:無線電信號編碼和資源調度,

這兩種無線系統采用相同的方法將更多用戶和資料壓縮到它們使用的頻率中,使每個基站或無線接入點都能同時與更多設備通信,盡管在技術上有所靠攏,但是基于運營商的無線系統和非授權無線系統之間依然存在許多差異,這些差異體現在成本、基礎設施布局,以及它們為企業網路操作人員提供的管理控制級別等方面,這些因素將決定企業如何圍繞無線功能的保留和增加做出規劃,

在企業環境中,由于位置、應用程式和設備型別的不同,WiFi6和5G既相互競爭也相互補充,下面給出相互競爭幾個例子:

企業可以購買5G小型蜂窩設備(小型蜂窩塔)并在內部部署,為員工提供5G覆寫,慢慢用5G取代WiFi,
由于WiFi標準的不斷發展,企業每3-5年就要對其無線上網設備進行一次升級,有了5G,這些開銷可以外包給服務提供商,服務提供商將負責定期升級他們的無線基礎設施,
在某些用例中,5G可以補充WiFi6如:

在增強型移動寬帶(eMBB)用例中,客戶端設備(CPE)可以連接到5G網路以實作Internet連接,并可以通過WiFi6在本地提供連接服務,
5G可以補充WiFi6在住宅固定無線的使用情況(例如最近由Verizon推出的5G家庭服務),借助5G,服務提供商可以降低其調度操作的成本,并使客戶能夠通過自助服務機制激活其Internet連接服務,
即使在企業中,WiFi通過支持WiFi的筆記本電腦和移動設備也具有更高的滲透率,雖然從移動設備中消除WiFi并將其完全轉換為5G更容易,但從筆記本電腦中洗掉WiFi并不容易,此外,在企業中推出WiFi6比5G網路要便宜得多,企業推出WiFi6的時間也比5G要短,
除了在企業中,未來WiFi6 和 5G 會有角色的變化,二者由于速度快,高帶寬等特點也正悄悄地改變物聯網,隨著5G和WiFi6在2019年上市,物聯網設備會被設計成發送更多資訊只需消耗更少的能源,這些技術可以讓設備始終保持在線或連接狀態,各種型別的設備也可能開始使用SIM卡或嵌入式SIM卡來啟用蜂窩功能,這將改變WiFi設備的當前趨勢,

WiFi6 和 5G都采用了使資源更具有確定性的調度方法,這對自動化制造、醫療、能源和其他各種行業中使用的任務關鍵型物聯網資產也具有重要意義,WiFi6 無線接入點未來會增加對其他無線電技術的支持(例如藍牙和 Zigbee),這些接入點會成為更加強大的物聯網網關,甚至兼而成為有用的無線傳感器,幫助跟蹤和管理設備,

值得關注的是,作為 LTE 技術(及隨后的 5G 技術)的延伸,CBRS(公民寬帶無線電服務)據稱可以作為 WiFi6 的互補技術,用于在建筑內部提供無線連接,在美國,CBRS 使用的是未被 WiFi 或現有 LTE/5G 服務使用的 3.5Ghz 范圍內的頻段,所以不太可能被一般的消費者接入的設備干擾,很快,一些初期的 CBRS 功能便會實作商品化,對于機器人等需要穩定無線和移動連接的設備,CBRS 將成為 WiFi6 的理想補充,

當然,與 WiFi6 相比,5G 技術也有自己的優勢,對于企業 IT 而言,在 WiFi 并非理想選擇的區域,5G 將是革命性的技術,例如如果有數百臺甚至數千臺的物聯網設備需要無線連接,在企業自己擁有的大樓內,WiFi6 將是連接物聯網設備的必選無線技術,當物聯網轉移到企業大樓以外的區域時,傳感器仍然可以利用 5G 作為無線傳輸模式,以獲得具備足夠速度和可靠性的連接,

5G和WiFi6讓物聯網設備“活”了起來,也改變了我們使用物聯網設備的方式,

結語
5G取代WiFi的可能性不高,相反WiFi會通過5G技術繼續演進和升級,在未來相當長的一段時間里,5G將與WiFi6共存并進,相互補充,而且兩者在工業生產、物聯網、智能駕駛等諸多領域都有很大的應用潛力和想象空間,幫助各行各業爆發出新的生產力,

參考

https://baike.baidu.com/item/Wi-Fi%206?fromtitle=WiFi6&fromid=24456951
https://www.sdnlab.com/23398.html

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