5G

隨著不斷的資訊、新聞的短訊息轟炸，我們身邊無論是人還是物，都在無時無刻宣告著5G時代的到來
5th generation mobile networks 第五代移動網路

移動通信網路 generation mobile networks

1G時代，手機只能用來打電話，典型代表大哥大
2G時代，手機便可以開始上網，這時我們可以接收短信、彩鈴，可以玩玩簡單的文字游戲

在這時，90年代，不同的國家和地區，移動通訊的標準并不統一，甚至差異很大，
美國IS-95CDMA系統、歐盟使用GSM系統，日本使用JDC系統、我國使用GSM系統
這樣就導致各國制造的終端設備難以通用，國際漫游也例外困難、價格高昂，

于是1998年ITU國際電信聯盟（International Telelcommunication Union）牽頭成立了3GPP（第三代合作伙伴計劃 3rd Gemeration Partnership Project）

在2000年這一計劃完成實作了3G的標準制定，從此移動通信網路真正意義上走向標準化道路，
3G時代，也就可以勉強的實作了視頻通話

到了2009年3GPP又制定了4G標準，現代移動通信走向
4G時代，擁有更快的網速，讓你可以邊看直播還能一邊與主播進行互動，

2015年10月26日至30日，在瑞士日內瓦召開的2015無線電通信全會上，國際電聯無線電通信部門(ITU-R)正式批準了三項有利于推進未來5G研究行程的決議，并正式確定了5G的法定名稱是“IMT-2020”
從此我們走入了5G時代的發展道路

IMT-2020

IMT-2020框架具體包含了8項內容：

1. 峰值速率達到10Gbps（常規要求10Gbps，特定場景要求20Gbps）
2. 用戶體驗速率達到100Mbps（部分場景1Gbps）
3. 頻譜效率（相對IMT-A（4G移動通信標準bai規范）的提升）3倍（基本要求3倍，本分場景可高于3倍）
4. 移動性500公里/時
5. 時延1毫秒（空中介面）
6. 連接數密度10^6個/平方公里
7. 網路能量效率（相對IMT-A提升）100倍
8. 流量密度10Mbps/平方米

框架提的第二年，3GPP正式開始了對5G的標準研究與制定，

標準主要依靠3GPP的數百個成員，例如華為、高通、中興等等，還有各種運營商和設備商，任何成員只要獲得了4位成員的支持就可以發起一項標準的提案，在會議中討論該提案是否能通過，此時就需要各巨頭廠商之間的對抗和斡旋了，

信道編碼

2016年，3GPP內就出現了兩大信道編碼提案的交鋒，這就是高通主導的LDPC編碼和華為主導的POLAR編碼，

那么什么是信道編碼呢？

一個典型的通信系統包含了三個主要部分，信源、信宿、信道，而我們從發射端發射的信號要在信道上傳播就需要進行信道編碼，同時在接收端就需要信道譯碼，

信道編碼：在發射端對原資料添加冗余資訊，這些冗余資訊是和原資料相關的，在接收端根據這種相關性來檢測和糾正傳輸過長中產生的差錯，

手機的無線信號傳播，就是一個典型的通信系統，當它在信道中傳播時，就會受到外部環境、電磁雜波、地理因素等產生的噪聲源干擾和丟失資料，
例如：
傳輸一個圖片，這個圖片就會缺少或出錯某些像素，為了保護資料，就得事先對資訊編碼，可以把這個圖片每個像素重復兩次，再通過交織，把豎向像素排成橫向，這樣在傳輸時，即便連續幾個像素都出錯，但我們可以在信道譯碼時，通過去交織和解碼，還是能夠得到相對完整的資料圖片，
當然實際的方法要復雜的多，

高通和華為

在當時的5G標準制定時，關于信道編碼，高通主導LDPC編碼，華為主導POLAR編碼，最終誰的方案獲得為標準，就能得到巨大的先發優勢和不菲的專利授權費

POLAR碼在理論上更具有優勢，LDPC碼卻應用時間長更加成熟，
3GPP通過前后3次會議，最終決定：
在用于傳輸電話、圖片的資料信道使用LDPC碼（資料信道編碼）
在傳輸中找誰打電話這類指標的控制信道上使用POLAR碼（控制信道編碼）

這樣的博弈不斷討論和上演，在2017年12月最終3GPP敲定了第一版的5G標準——NSA標準，2018年6月公布了SA標準

NSA標準和SA標準

SA指的是獨立組網（Standalone），也就是指，在5G網路架設連接時，要用專門的手機，連接專門的5G基站，基站連接專門的5G核心網，這樣組成一個完整的5G網路，
而獨立組網就要意味著，必須購買安裝全套的5G設備，不論從財力、物力、人力方面來說對任何一個國家和地區都是一筆不小的花費，所以大多數商家更加愿意使用NSA標準，

NSA指的是非獨立組網（Non-Standalone），最簡單的就是直接在4G基站外再架設一個5G基站，通過中繼的方式讓你用上5G，但這種情況的核心網還是4G，沒有提供足夠帶寬、無法實作最低時延、無法連接大量設備，還未達到IMT-2020框架要求，沒有實作真正的5G，但是NSA作為過渡方案，先改基站、再改核心網逐漸改善，在初期會更加普遍和適合現實，

所以NSA其實就是SA的中間形態，而SA才是5G的成熟形態，

當然上面這些標準，又將會對手機終端設備廠商帶來新一輪挑戰，

不知不覺中，卻悄悄的出現了一個與5G完全不相干的家伙，爭奪了移動通信的一半天地，

WIFI的出現，使用戶完全可以實作家庭寬帶的無線上網需求，從此，移動資料流量減小了一大半，甚至有人直接放棄了使用流量，我們最近被5G的訊息轟炸的已經了解的差不多了，但這位“程咬金”的故事又是如何呢？

WiFi

WiFi的歷史

在5G爆紅網路之時，我們都忘記了，曾經和移動資料平起平坐的WIFI也發展出了第六代技術，并且這次變革在WIFI歷史上也可以說是里程碑的一步，

早在上個世紀八十年代，美國的收銀計算機系統遇到了一個很大的問題，
他們的百貨商店或是超市，在客戶每次改變商品布局的時候，都要重新布線（因為那時候的收銀機還是有線的），于是美國聯邦通信委員會當時做出了一項裁決開放了部分頻段可以自由使用，沒錯這就是微波頻段中的ISM波段，這個波段被充分應用于科學、工業、醫學、商用等領域，讓無線不再僅僅適用于通信和軍用，

通過在這一頻段使用的無線連接電子收音機和POS機，商家們終于不再擔心重新布線的問題，這一波段開發，引起了一大部分工程師的興趣，接到這項任務的工程師們成功開發出了Wavelan，這被認為是WIFI的先祖，

然而這僅僅就是我們想要的WIFI了嗎？

在早期的IEEE802.11標準下的前4代WIFI，作業的資料流量速度僅為2MB/S ，加載一個圖片都要一個小時以上，這顯然不能使我們快樂的吃雞了！

WiFi的連接

一個基礎的家用WIFI由一個調制調解器一邊跟著光纖連接著互聯網，一邊連接著無線路由器

無線路由器通過ISM波段，在手機、電腦等各種終端設備之間傳輸資料，實作用戶的廣域網連接使用，

至今，WiFi是絕大多數人在室內使用的大資料、高速傳輸的上網手段，

而WiFi的含義是什么呢？

WiFi的含義

1997年電氣電子工程師協會開始發布了關于無線局域網的IEEE802.11系列標準

基于這些標準開發的技術就是WiFi，而這個叫法，只是因為一個廠商聯盟為了方便記憶起的一個商標名稱，并沒有任何實際意義，

IEEE發布的802.11系列標準具體可以分為六代

最新的第六代標準相比于最初的第一代，不僅傳輸速率節節攀升，更加普天同慶的是2018年WiFi商標持有方WiFi聯盟終于決定把802.11ax這種反人類的命名方式，簡稱為WiFi6

那么WiFi6到底比前幾代跨越出了多少呢？

WiFi6

傳輸技術

大多數室內使用的都是WiFi4或者WiFi5乃至于今日

你可能遇到過這種情況：
同樣連著一個WiFi，別人刷著視頻，玩游戲玩到嗨，而你可能打開個網頁都慢的要死，好像這個世界都對你充滿惡意，

這是因為前5代WiFi一直沿用的是
OFDM正交頻分復用技術（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）
正如字面意思，在頻譜上每個頻段分多次使用，這也就限制了OFDM技術一次只能跟一臺設備通訊，于是當其他人正在看直播時一直占用某個頻段，而你要緩沖一個圖片就要好久，反之，哪怕加載一網頁的一段文字也要占用一整個通訊周期，浪費了單個通訊周期的資料傳輸總量，其他設備要乖乖等待，造成效率低下，

而WiFi6使用的是
OFDMA正交頻分多址技術（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）
可以讓無線路由器在一個通訊周期內，同時和不同的設備通訊，盡可能壓榨每一次通訊周期的資料傳輸量，讓一個通訊周期的效率大大提高，

總的來說就是
OFDM的資料傳輸方式就像是貨拉拉的貨車，每次只能裝載一個客戶的貨物，裝好之后，無論多少都要發車出行，
OFDMA雖然也是固定發車時間段，但它就像是快遞公司的總裝貨車，每次發車裝載了不同客戶的貨物，盡量壓榨了貨箱的空間，再發車，不需要一個客戶一個客戶等待，

多天線上下行技術

不同于前幾代的WiFi，WiFi6使用了
MU-MIMO上下行多用戶多輸入多輸出（Multi-User Multiple-Input Multiple-Output）

前代版本使用的則是
SU-MIMO 單用戶多輸入多輸出（Single-User Multiple-Input Multiple-Output）
會根據距離無線路由器的遠近關系依次單獨與設備通信，浪費了路由器的實際通訊能力
例如：
一個第五代WiFi的2*2路由器，在5GHz的最大空口速率為867Mbps，也就是說它連接一臺終端設備的最大有效吞吐量為650Mbps，如果此時我們連接了5個終端設備，那么每臺的平均吞吐量將不會超過130Mbps，設備越多吞吐量越小，每臺設備等待時間越長，

對于WiFi6的MU-MIMO技術在一個通訊周期內最多可以同時完成8臺終端的資料上行和下行傳輸，不但顯著提升了每臺設備的網速，也節省了設備的等待時間（盡管第五代最后也使用了MU-MIMO技術，但僅僅支持下行傳輸）

WiFi6使用了
Adaptive CCA 自適應的空閑信道評估、同時支持2.4GHz、5GHz傳輸、8*8 MU-MIMO、1024QAM正交幅度調制、Hewhigh-Efficiency Wireless 高頻率無線標準，向下兼容802.11其他標準、160MHz信道、OFDMA等技術
在這些新技術加持下，WiFi6不僅速度快、延時低、覆寫廣，能穩定連接的設備量也遠超前5代WiFi，

WiFi6可不是什么未來科技，而是實實在在發生在我們身邊的變化，隨著越來越多設備的WiFi6支持認證，再加上百兆光纖提升到千兆光纖，網路的通信通道越來越寬，身邊需要連接的智能設備也越來越多，手機、電視、電腦、平板、智能家電都將通過WiFi6這一樣一個改革性的平臺連接到更加廣袤的互聯網上，只有這個橋梁越來越穩，越來越寬，才能使我們更加接近未來，

5G和WiFi

有人說5G和WiFi6是既生瑜何生亮的棋逢對手，但對我們用戶來說，他們實際上是一對相互影響、相互補充的好基友，

在未來，5G將會應用到的自動駕駛、軍事制導和定位、醫學手術和尋找配型建立醫療資料庫、或者移動網路，
而WiFi6更廣泛用于要求高速的家庭上網娛樂、公司集體辦公、學校學習交流等的穩定、廣覆寫使用，

在外靠5G，在家靠WiFi6，這才是未來資訊大革命的大勢所趨！