Wi-Fi 6和5G，將要給無線園區(qū)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)帶來什么變化？5G時(shí)代，無線園區(qū)網(wǎng)絡(luò)該如何建設(shè)？
銳捷網(wǎng)絡(luò)通過比較Wi-Fi 6和5G兩種技術(shù)、剖析技術(shù)背后的需求設(shè)計(jì)，在即將到來的5G時(shí)代，建議結(jié)合場(chǎng)景模型，實(shí)現(xiàn)5G移動(dòng)通信網(wǎng)和Wi-Fi6網(wǎng)絡(luò)“連接融合、聯(lián)合部署”。
無線協(xié)議的三國江湖
最成功的三種無線通信方式
無線電技術(shù)經(jīng)過120多年發(fā)展了幾十種通信技術(shù)，目前應(yīng)用廣泛的主要有三種：移動(dòng)通信網(wǎng)（城市級(jí)網(wǎng)絡(luò)）、無線局域網(wǎng)（樓宇級(jí)網(wǎng)絡(luò)）和無線個(gè)域網(wǎng)（房間級(jí)網(wǎng)絡(luò)）。
▲ 無線協(xié)議的三國江湖
1.移動(dòng)通信
移動(dòng)通信網(wǎng)，從90年代GSM開始到2G、3G、4G發(fā)展下來，到2018年已經(jīng)具有80億以上的用戶。在即將到來的5G時(shí)代，隨者車輛、機(jī)器人等各種終端的接入，移動(dòng)通信的終端數(shù)量還會(huì)更多。
2.Wi-Fi通信
第一代無線局域網(wǎng)802.11b誕生于1997年，隨后精力了11a、11g、11n和11ac幾代標(biāo)準(zhǔn)。到2018年，Wi-Fi聯(lián)盟統(tǒng)一成用數(shù)字代號(hào)，也就是所謂的Wi-Fi 1到Wi-Fi 6。其中Wi-Fi 6在2018年正式開始商用。Wi-Fi類的終端包括我們使用的每一部的手機(jī)、平板電腦、每部PC，還有更多智能設(shè)備，到目前全球Wi-Fi類終端存量有130億以上，而且每年增長(zhǎng)的終端數(shù)超過40億。
3.藍(lán)牙通信
無線個(gè)域網(wǎng)最成功的技術(shù)叫藍(lán)牙，藍(lán)牙在90年代開始推出了第一代，持續(xù)更新到藍(lán)牙5.0。截止2018年，藍(lán)牙的設(shè)備終端已經(jīng)超過150億個(gè)，主要用在藍(lán)牙耳機(jī)、藍(lán)牙音箱、鼠標(biāo)鍵盤等個(gè)人應(yīng)用上，每年增長(zhǎng)的終端超過50億個(gè)。
未來無線技術(shù)的三國江湖仍會(huì)廣泛存在
基于這三種技術(shù)的終端，其存亡數(shù)量和新增數(shù)量基本上可以達(dá)到地球上的人類每人一個(gè)，這個(gè)數(shù)量決定了這三種技術(shù)不會(huì)消亡。未來很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，這些終端仍然會(huì)廣泛存在于大眾的生活和生產(chǎn)中。這些技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到五到六代，這也說明這些技術(shù)非常成功，也非常成熟。未來，無線技術(shù)在這三條路上一定依然以這三種協(xié)議和技術(shù)為主，不會(huì)出現(xiàn)誰替代誰的情況。
5G的三個(gè)技術(shù)特性及場(chǎng)景
眾所周知，5G技術(shù)具有三個(gè)代表性特性和應(yīng)用場(chǎng)景：eMBB（具備超大帶寬的網(wǎng)絡(luò)）、mMTC（超大連接的物聯(lián)網(wǎng)）和uRLLC（高可靠低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)）。實(shí)際上，5G并不是一個(gè)橫空出世的技術(shù)，也不算是一個(gè)突破型的技術(shù)。5G采用的一些關(guān)鍵技術(shù)，基本上是4G技術(shù)的提升。比如說頻寬，4G頻寬是20兆，而5G現(xiàn)在開放的頻段是100兆；比如說天線，4G典型的是4發(fā)4收或者8發(fā)8收，到了5G是64發(fā)64收；另外5G通過更高的調(diào)制效率實(shí)現(xiàn)了更高的速率。
5G給人們帶來的想象力不在于它的帶寬變高、上網(wǎng)更快，其真正的革命性技術(shù)在于下面兩個(gè)：
mMTC，超大連接的物聯(lián)網(wǎng)，它可以支持百萬級(jí)的物聯(lián)網(wǎng)終端連接，針對(duì)全球網(wǎng)、全國網(wǎng)、城市網(wǎng)絡(luò)類的，比如水表、電表、燃?xì)獾鹊某�，比如共享單車、智能井蓋、智能路燈等都可以用到。
uRLCC，高可靠低時(shí)延網(wǎng)絡(luò)，主要面向生產(chǎn)類和自動(dòng)駕駛類的應(yīng)用。例如，無人駕駛汽車技術(shù)，未來就需要承載在這樣的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，才能滿足各種瞬息萬變的路況和突發(fā)情況，并能作到實(shí)時(shí)響應(yīng)；還包括，生產(chǎn)車間的實(shí)時(shí)控制以及港口會(huì)控制部分自動(dòng)化的設(shè)備，例如塔吊、機(jī)器人等，這些都需要低時(shí)延的無線網(wǎng)絡(luò)來承載。
Wi-Fi6的五個(gè)關(guān)鍵新技術(shù)
▲ Wi-Fi 6技術(shù)特性
Wi-Fi 6是新一代的Wi-Fi，引入了五個(gè)關(guān)鍵的新技術(shù)：
1024QAM（更高速率的調(diào)制），它帶來的改善是進(jìn)一步提升極限帶寬。上一代Wi-Fi 4，理論上能達(dá)到1.7G的連接速率，這里指的是極限帶寬。到Wi-Fi 6之后，極限帶寬可以達(dá)到4.8個(gè)G。
OFDMA（正交頻分多址），這是從4G技術(shù)引入Wi-Fi的一個(gè)技術(shù)，它解決了多用戶傳輸?shù)木庑詥栴}，使得多用戶通信更有序，從而提升Wi-Fi的體驗(yàn)和效率。
8*8的天線UL/DL MU-MIMO（多用戶多進(jìn)多出）技術(shù)，使AP同時(shí)可以和更多的終端用戶進(jìn)行通信，更大地提升并發(fā)帶寬和系統(tǒng)容量。
BSS-Color（空間復(fù)用技術(shù)），解決高密場(chǎng)景下多AP部署時(shí)，AP和AP之間如何減少干擾、達(dá)到最大信道空間復(fù)用率的問題，從而提升整個(gè)網(wǎng)絡(luò)帶寬。
智能節(jié)電方案TWT（目標(biāo)喚醒時(shí)間），這個(gè)技術(shù)用于各種物聯(lián)網(wǎng)終端。很多物聯(lián)網(wǎng)終需要依靠電池供電，面臨能耗問題。讓一塊電池使用一年或兩年甚至更長(zhǎng)，就是這個(gè)技術(shù)的目標(biāo)，這個(gè)技術(shù)可以使很多種物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備用Wi-Fi（更高速）通信。
5G和Wi-Fi 6的特性對(duì)比
▲ 覆蓋和性能的綜合對(duì)比
從覆蓋和性能上的綜合對(duì)比
1.信號(hào)和頻寬
從信號(hào)和頻寬上看，5G使用256QAM的調(diào)制方式，以及100兆赫茲的單載波頻寬。相比較而言，Wi-Fi 6采用了1024QAM的調(diào)制方式以及最高160MHz的單載波頻寬。可以看出，Wi-Fi 6采用的調(diào)制技術(shù)和頻寬，都比5G高很多。這是因?yàn)樗木嚯x近。5G考慮大范圍的距離，Wi-Fi則主要考慮10m-20m的覆蓋范圍。因此，近距離下的傳輸帶寬非常高。
2.調(diào)度方式
從調(diào)度方式看，5G采用的是基站調(diào)度，用基站的核心網(wǎng)絡(luò)去指揮大量的終端。Wi-Fi 6引入了協(xié)調(diào)終端收發(fā)行為的機(jī)制，讓整網(wǎng)傳輸更有序，通過協(xié)調(diào)+競(jìng)爭(zhēng)的方式，解決了面對(duì)萬人大會(huì)場(chǎng)景時(shí)候，完全競(jìng)爭(zhēng)模式下的Wi-Fi 5常遇到信號(hào)很強(qiáng)但是無法通信的問題。
3.吞吐性能
理論速率，5G可以到20G，Wi-Fi 6可以到10G，這中間的差別主要是因?yàn)?G最高可以支持64個(gè)天線，而64發(fā)64收的天線會(huì)非常非常大，這使得它主要用在室外。典型的室內(nèi)單臺(tái)設(shè)備類型，5G的吞吐會(huì)在1.5G到2G，不可能都使用那么大的天線。大部分室內(nèi)部署小基站，一般是4*4，它的帶寬是1.5G-2G。Wi-Fi是4T4R，典型的性能也在1.5G-2G。所以，單設(shè)備的性能差不多。
4.覆蓋范圍
5G 的一個(gè)室外基站的覆蓋是公里級(jí)，在室內(nèi)一般會(huì)采用小基站或者室分系統(tǒng)。為了降低覆蓋成本，5G單個(gè)容量小區(qū)的覆蓋范圍在五千到一萬平米，差不多一層到兩層樓的范圍。Wi-Fi 的1個(gè)AP可以覆蓋一個(gè)大會(huì)議室，或者一個(gè)大辦公室的幾個(gè)房間，每個(gè)AP提供單獨(dú)容量，它的覆蓋范圍差不多是500-1000平米。在室內(nèi)，Wi-Fi和5G的單小區(qū)覆蓋范圍差不多差十倍。這樣部署的結(jié)果是，雖然單小區(qū)的性能差不多，但是平均到每個(gè)平米和平均到每個(gè)人頭上，5G的性能可能只有Wi-Fi性能的五分之一到十分之一。所以，5G首先滿足的是廣覆蓋而非高帶寬。
5.個(gè)人體驗(yàn)
5G的體驗(yàn)相比4G，肯定覆蓋更廣，移動(dòng)性會(huì)非常好，個(gè)人體驗(yàn)將再也感覺不到漫游。而劣勢(shì)就如剛才的分析，當(dāng)人員密集的時(shí)候，5G分配到每個(gè)人身上的帶寬并不多，一萬平米一個(gè)基站，一個(gè)點(diǎn)幾個(gè)G，如果人多到上千的情況下，使用體驗(yàn)就明顯下降了。
而Wi-Fi的優(yōu)劣勢(shì)，剛好和5G相反互補(bǔ)，其優(yōu)點(diǎn)在于高密度下的高帶寬。Wi-Fi的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)是省電。用4G訪問網(wǎng)絡(luò)，時(shí)間稍長(zhǎng)，手機(jī)就會(huì)很燙，電池刷刷往下掉，用Wi-Fi則會(huì)省電很多。Wi-Fi的劣勢(shì)在于需要認(rèn)證，而且是私有網(wǎng)，覆蓋不連續(xù)的。就像學(xué)校的Wi-Fi，一出學(xué)校就沒有了，不會(huì)像5G那么連續(xù)。
從建設(shè)和管理上的綜合對(duì)比
▲ 建設(shè)和管理的綜合對(duì)比
1.網(wǎng)絡(luò)管控
從網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的管理權(quán)來看，5G的建設(shè)和管理權(quán)都是運(yùn)營商負(fù)責(zé)和主導(dǎo)，業(yè)主（高校）只能有使用權(quán)。而Wi-Fi則是私有網(wǎng)絡(luò)，業(yè)主完全具備建設(shè)權(quán)、管理權(quán)和使用權(quán)。
2.建網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)
從建網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)來看，運(yùn)營商在建網(wǎng)時(shí)首先考慮的是其收益導(dǎo)向，不保證業(yè)主的投資收益比。而Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)是業(yè)主的業(yè)務(wù)導(dǎo)向，有什么業(yè)務(wù)，由自己來制定建網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。
3.部署方式
從部署方式來看，如果使用5G，學(xué)校的業(yè)務(wù)基本上都要部署在公網(wǎng)或者云端，即使部署在內(nèi)網(wǎng)也必須要有一個(gè)公網(wǎng)的地址從外面訪問進(jìn)來，所有的數(shù)據(jù)都要通過公共網(wǎng)來過一遍。部署Wi-Fi的話，整個(gè)業(yè)務(wù)都可以部署在內(nèi)網(wǎng)、局域網(wǎng)里。從經(jīng)驗(yàn)來看，業(yè)主一定會(huì)有大量的私有網(wǎng)絡(luò)資源需要訪問和被訪問。
4.部署時(shí)間
5G的部署時(shí)間遵循運(yùn)營商的部署計(jì)劃，運(yùn)營商首先考慮的是室外的部署，學(xué)校是不是在整個(gè)建設(shè)的計(jì)劃范圍內(nèi)，其實(shí)并不能掌握；而Wi-Fi則完全自主，業(yè)主能自行掌握計(jì)劃。
5.部署地點(diǎn)
部署的地點(diǎn)，運(yùn)營商從收益角度考慮，一般是部署在人流密集的地方；還有有一些比較偏僻的場(chǎng)所，比如說實(shí)驗(yàn)室、科研基地等，人不多但是很重要，運(yùn)營商就不見得會(huì)部署。學(xué)校里也有這樣的地方，4G的信號(hào)覆蓋不到。Wi-Fi 6完全可以去自己按照需要來部署。
6.終端支持
從終端的支持來看，手機(jī)應(yīng)用4G已經(jīng)完全普及。5G預(yù)計(jì)判斷到2020至2024年才會(huì)慢慢普及。而PC和Pad對(duì)運(yùn)營商的支持要慢更多。比如，現(xiàn)在內(nèi)置4G功能的筆記本電腦仍然不超過20%；而智能辦公，比如智能投屏的大屏、一些語音智能辦公設(shè)備，目前也看不到支持4G或者5G。Wi-Fi在這幾類產(chǎn)品上才是標(biāo)配。未來兩到三年，Wi-Fi 6一定會(huì)變成這類設(shè)備的主流。
基于場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)5G和Wi-Fi6聯(lián)合部署
從覆蓋性能和建設(shè)管理綜合對(duì)比我們可以得出5G和Wi-Fi6有不同的適用場(chǎng)景：5G的場(chǎng)景以室外為主，考慮的是廣覆蓋、連續(xù)性和可移動(dòng)性；Wi-Fi 6的場(chǎng)景以室內(nèi)為主，考慮的是近距離、高密度覆蓋、和高性能。
具體的根據(jù)不同場(chǎng)景需求，5G和Wi-Fi6可以采取如下聯(lián)合部署策略
城市監(jiān)控、智慧工廠、車聯(lián)網(wǎng)、智慧交通：主要為城域和室外范圍，大量物聯(lián)網(wǎng)終端接入、專用CPE接入，覆蓋以5G為主；
開放空間訪問互聯(lián)網(wǎng)：用戶主要以手機(jī)終端接入，訪問娛樂內(nèi)容位置，因此覆蓋以5G為主，Wi-Fi為輔；
大型會(huì)議報(bào)告廳、教室等人群密集、流量密集場(chǎng)景：高并發(fā)、高帶寬的教學(xué)環(huán)境，例如30人的教室進(jìn)行VR教學(xué)，每路VR帶寬超過30M，一個(gè)教室流量超過1G，這種場(chǎng)合5G覆蓋仍然存在壓力，而且建設(shè)成本高，可以WiFi為主，5G為輔；
科研教學(xué)，辦公場(chǎng)景：辦公終端短期內(nèi)很難做到內(nèi)置5G網(wǎng)卡，因此，辦公環(huán)境仍將以WiFi為主，5G為輔；
5G和WiFi6哪個(gè)更適合，這是特定場(chǎng)景下不同的需求，和兩種技術(shù)自身所具有的特性決定的。因此，在即將到來的5G時(shí)代，WiFi6不會(huì)被替代或消亡。在即將到來的5G時(shí)代，無線園區(qū)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)當(dāng)結(jié)合場(chǎng)景模型，實(shí)現(xiàn)5G移動(dòng)通信網(wǎng)和Wi-Fi6網(wǎng)絡(luò)的“連接融合、聯(lián)合部署”。
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