時間回到2019年,如果站在當時的節點上為未來科技的發展方向總結幾個關鍵詞,5G一定位居前列。彼時,每天的新聞中都充斥著5G網絡的各類消息和對未來應用的展望,5G商用牌照也已經發布,三大運營商更是迫不及待地對5G進行相關部署和規劃。而在各界都對5G充滿期待并展示出最大程度的熱情之時,作為一直和蜂窩通信勢均力敵的Wi-Fi也不甘落后,Wi-Fi 6“低調”面世。
不知大家是否還記得,在早期使用智能手機時,想要在移動數據和Wi-Fi之間切換,必須要手動點擊圖標,而Wi-Fi 6的新標準則能夠讓設備在移動通信基站和Wi-Fi路由器之間結合地更為緊密,切換也更加流暢和無感。不僅如此,當每平米的上網終端達到3臺甚至更多時,早期的Wi-Fi標準已經不足以支撐,但通過發揮Wi-Fi 6標準中提高信道利用效率的OFDMA以及MU-MIMO等特性,就可以支持這些設備的高速并行通信。
Wi-Fi 6是5G的有效補充
在5G之前的移動通信時代,用戶對于通信速率的需求還遠遠沒有被完全滿足,提升數據傳輸的速率是最關鍵的工作之一。而在5G時代,網絡上行的峰值傳輸速率已經達到10Gbit/s,下行峰值傳輸速率可高達20Gbit/s,對于普通消費者而言已經完全足夠,其高速率、低時延、廣連接的三大特性還可以支持除智能手機之外的其他應用。
對于5G來說,其將在物聯網時代得到極大發展,萬物互聯也是它的最終目標之一。然而從數據上看,5G的最大連接數約為100萬個終端/平方公里。在某些城市的中心地帶或者設備密集的場景下,這樣的連接密度恐怕還無法做到連接所有設備。這時,Wi-Fi 6就可以作為5G的有效補充。
2019年9月時,Wi-Fi 聯盟正式推出了Wi-Fi 6的認證計劃,相較于上一代,Wi-Fi 6實現了峰值速率提升37%,達到了9.6Gbps,與5G的體驗幾乎一致;接入容量提升4倍;終端功耗降低30%以上。對于Wi-Fi 6來說,其性能提升的核心是引進了多項新技術,具體來說包括以下三種:
MU-MIMO(多用戶-多輸入多輸出)解決了之前 Wi-Fi一次只能和一個終端通訊的問題,顯著提高了網絡的總吞吐量和容量,使得上網速度大大提升。雖然Wi-Fi 5在下行中也用了MU-MIMO技術,但是Wi-Fi 6同時支持上下行,最多支撐8個終端設備上行/下行傳輸更多數據,是 Wi-Fi 5的兩倍
OFDMA(正交頻多分址)將無線信道劃分為多個子信道,形成頻率資源塊,保證了多個終端可以同時并行傳輸,不必排隊等待、相互競爭,從而在提升數據傳輸效率的同時也降低了時延,網絡擁堵問題得到緩解
TWT(目標喚醒技術)減少射頻工作時間,優化了網絡資源,能夠有效降低終端設備的電量消耗
與前幾代Wi-Fi標準相比,Wi-Fi 6實現了高吞吐量、高穩定性、超低時延和更廣覆蓋,各大廠商更是為萬物互聯的目標應用場景做出了全面優化。其中,作為重要的移動連接廠商,除了引領5G發展外,高通也在Wi-Fi技術的演進中起到非常關鍵的作用,很早便開始布局Wi-Fi行業,如今甚至亮出了“Wi-Fi 6 + 5G”的組合拳。
技術發展到現在,Wi-Fi和5G技術也更容易互相借鑒與融合,擴充對方領域的產品特性。舉例來說,MIMO最早被應用在蜂窩技術上,但經過技術的迭代積累,很快便將其應用到Wi-Fi領域,早期的SU-MIMO 只能同時向一個設備傳輸信號,如今,進一步發展的MU-MIMO更是成為Wi-Fi的主要特性,更常常與2x2 Wi-Fi、4x4 Wi-Fi、8x8 Wi-Fi這類詞同時出現。
相比于普通的1x1 Wi-Fi,高通憑借多年來積累的技術優勢推出了其獨有的2x2 Wi-Fi,相當于從“單車道”變成“雙車道”,利用兩根天線來實現數據接收和發送的并行處理,在容納更多的數據的同時也減少了“擁堵”,在內部空間“寸土寸金”的智能手機上,高通驍龍最新的移動平臺和過往的多款平臺也均支持2x2 Wi-Fi,進一步提升了Wi-Fi的性能與用戶體驗。
早在2015年時,高通就已經開始支持2×2 MU-MIMO Wi-Fi,普通消費者對于2×2 Wi-Fi的了解,則開始于2018年,高通在驍龍855上開始集成支持2×2 MU-MIMO的Wi-Fi 6-ready技術,即之后手機廠商大力宣傳的“雙頻Wi-Fi技術”,也是在為Wi-Fi 6做準備;在2019年,高通驍龍865移動平臺則正式開始全面支持Wi-Fi 6技術,傳輸速率達到1200Mbps。
而Wi-Fi性能在智能手機終端上的持續進步,都離不開高通推出的FastConnect移動連接系統。在早期,業內大多使用的還是1×1單路Wi-Fi技術,如1x1的Wi-Fi 5;到了FastConnect6200移動連接系統,就已經支持了2×2 Wi-Fi以及下行MU-MIMO;FastConnect6700則不僅支持2×2 Wi-Fi,更進一步支持上下行MU-MIMO、OFDMA等,也讓高通帶來的技術優勢變得更加突出。
從2015年至今,高通公司的Wi-Fi芯片出貨量已經超過40億顆。過去30年中,高通在研發領域投入的資金超過440億美元,其在全球申請和擁有的專利超過13萬件。這些專利不僅涵蓋蜂窩技術領域,同時還涉及射頻、電源、成像、軟件及多媒體等多個領域,可以說幾乎所有的無線通信背后都有高通的身影。
Wi-Fi 6的適用場景還有更多
對于智能手機來說,不僅主流手機廠商的旗艦機、中高端機型需要更好的Wi-Fi技術,入門機型同樣需要,才能讓更多用戶享受到更好的Wi-Fi體驗。
在8月底舉辦的驍龍嘉年華中,高通就在現場部署了采用高通Wi-Fi 6解決方案的聯網環境,通過與使用驍龍8/8+的手機搭配使用,即可享受到Wi-Fi 6帶來的超高速率與高可靠性。在實際的游戲場景測試中,除了信號更穩定外,Wi-Fi 6的時延僅有54ms,遠遠低于Wi-Fi 5的111ms,后者的延遲率也更高。總體來說,從信號的曲線變化來看,Wi-Fi 6帶來的提升更是十分顯著。
此外,虛實融合的沉浸式體驗也是驍龍嘉年華中重點描繪的場景之一,通過高通Fast Connect 6800移動連接系統的Wi-Fi 6特性,實現VR一體機與運動座椅之間的低時延無線連接,帶領觀眾感受到了身臨其境的沉浸式體驗。
多年來,Wi-Fi技術一直處在平滑的演進當中,到了Wi-Fi 6時,這些全新的特性使其不僅適用于消費級場景,如智能手機、平板電腦、智能家居、穿戴設備等新型智能終端、超高清應用、VR/AR等,也可以適配到其他的領域當中,如遠程醫療等服務場景;機場、酒店、大型場館等高密度場景;智慧工廠、無人倉儲工業級場景等。在這些場景中,由于使用的路由器等設備對于內部空間的要求低于手機,可以放下更多天線,并且路由器面向更多終端連接,因此在2x2 Wi-Fi之外,路由器側甚至還有4x4、8x8 Wi-Fi等,使得多終端用戶場景下的每單一終端都可以獲得更高的速率。
以工業級場景為例,使用基于Wi-Fi 6的MU-MIMO技術,工業網關也可以實現向眾多設備同時高速傳輸數據,方便更多物聯網終端設備同時在線用網,數據傳輸更加流暢;而且要實現工業生產的智能化,傳感器的數量會逐漸增加,對通信效率的要求也在不斷提高,而Wi-Fi 6將頻段擴展到了160MHz,信道寬度加倍,顯著減少了擁堵,可以實現設備的更低延時通信;同時,Wi-Fi 6同時支持2.5GHz/5GHz雙頻段,兼容性強,新舊設備都可以接入Wi-Fi 6網關,部署成本也進一步降低。此外,2.4GHz頻段的穿透能力強、傳播距離更遠,適合工業廠區這種空間較大、障礙物較多的環境,而5GHz速度快、傳輸效率高,適合中短距離下大量數據的快速傳輸。而且兩種頻段可同時傳輸,Wi-Fi 6工業網關可以根據環境遮擋、設備性能等情況,自動為不同設備分配最高效的頻段。
當然,現在市面上也有兼具5G與Wi-Fi 6功能的網關或路由器產品,可以在接入5G的同時,采用Wi-Fi 6構建場景內的高速物聯網,同樣適用于港口、礦區、電站等工業類應用場景。通過兩種技術的結合使用,在提升場景內設備通信速率、擴大物聯覆蓋、降低時延的同時,還節省了設備全部升級的成本。
寫在最后
目前,Wi-Fi在家庭、企業端的無線流量成本幾乎為0,因此,不論在家庭還是企業場景下,Wi-Fi依然是重要的無線接入方式。
Wi-Fi 6在大規模普及之前,必須首先構建網絡的基礎設施,如路由器和網關等。具體來說,Wi-Fi 6的普及首先需要將路由器端先升級為Wi-Fi 6標準,為終端用戶提供良好的應用環境,隨著Wi-Fi 6的逐漸普及,器件成本快速下降,不少設備的價格已經下探到數百元級別;其次,則需要終端廠商跟隨技術升級的趨勢,推出更多支持Wi-Fi 6的移動設備及物聯網設備,而Wi-Fi 6引入的新技術不僅使得用戶獲得更好的體驗,也使得天線、濾波器等器件數量有所提升,軟件等附加值相對更高,在大批量的交付階段,還能夠進一步帶動產業鏈整體價值量的提升,為整個行業的發展帶來新的機會。