


5G挺好,但對于大多數人而言多少有些距離,WiFi顯然是更接地氣兒的存在。這年頭即使是臺式機主板都開始搭載無線網卡了,遍布人們生活的WiFi信號每一次變化,都能成為市場關注的焦點,而繼802.llb/llg/lla/lln/llac后,有著數字后綴的WiFi 6拍馬殺到!
極受市場歡迎的改名
IT圈玩改名并不是什么新鮮事兒,但改名背后總是伴隨著馬甲、新瓶裝舊酒等令人不太開心的事件出現,可這一次改名的主角WiFi 6卻備受市場好評。
WiFi 6實際上并非全新的技術標準,其對應的實際上是亮相己久的802.llax。2018年10月,WiFi聯盟將基于IEEE 802.11ax標準的WiFi正式納入正規軍,成為第六代WiFi技術,即WiFi 6。
有別于傳統以英文字母為后綴的命名方式,WiFi聯盟在全新的命名規則中采取數字后綴的命名形式,用數字大小按時間順序(也是性能的強弱順序)依次取代了原有復雜的技術命名方式,用戶可以通過數字大小來識別WiFi標準的性能,包括速率、吞吐量、用戶體驗等。例如,就性能而言,WiFi6> WiFi 5就顯而易見。
簡單直觀令該命名方式大受好評,以往802.lla、802.llb、802.llg、802.lln、802.llac的命名方式或許專業性很強,但大眾消費者理解起來不僅麻煩而且極易被奸商利用,出現營銷陷阱。而且有別于以往WiFi標準更迭后需要多年才能落地,以802.llax為核心的WiFi 6命名改變后即有一大波產品落地,再加上寬帶提速降費,自然成為市場關注的焦點。
Wi-Fi發展歷程
Wi-Fi l:802.lla(1999)
Wi-Fi 2:802.1lb(1999)
Wi-Fi 3:802.llg(2003)
Wi-Fi4:802.11n(2009)
Wi-Fi 5:802.1lac(2014)
Wi-Fi 6:802.llax(2019)
此外,WiFi聯盟改變命名規則的同時,也用到了新的UI圖標。圖標將通過顯示WiFi信號指示符和連接的數字表示。
速度永遠都是第一位
簡單直觀的命名讓大眾市場消費者對WiFi 6充滿好奇心,而無線網絡技術標準更迭的關鍵顯然少不了速度。
8秒10GB!這樣的速度會否讓人有眼前一亮的感覺呢?802.llax標準的首要目標是將用戶密集環境中的每位用戶平均傳輸率提升至4倍以上。華為是802.11ax標準的積極推動者,據說在華為通信實驗室內部, 802.llax早已實現2Gbps的實際數據傳輸速度,而華為宣稱最大速度可10.53Gbps
假設可以利用的頻寬為160MHz,現有最快的802.11ac標準能提供866Mbps的理論數據傳輸速率,而802.llax則能輕易將傳輸速率提升至3.5Gbps。如果加上4x4的MIMO“四車道”,則802.llax的理論數據吞吐能力將高達14Gbps。
尷尬的應用環境
當人們感嘆WiFi 6驚人的傳輸速度和數據吞吐能力的時候,往深思考會發現當前網絡環境的尷尬。WiFi 6傳輸速度真的跑到極限的時候,固定光纖的速度已經被遠遠甩到了后面,同時,無論是PC還是智能手機,其存儲速度根本跟不上,eMMC5.0標準僅有400MB/s,而最新的UFS 2.1標準理論最大接口速率為5830.4Mbps,這樣的速度同樣會出現“浪費”網速的情況。
從大的網絡使用環境看,WiFi 6的普及似乎還有一段較長的路要走,但WiFi 6顯然不是以升級傳輸速度為目標的,在其眾多升級功能中,高密度連接情景下的高速穩定傳輸才是重點。
專為高密度連接設計
除了一定會升級的速度,WiFi 6備受市場消費者關注的是其高密度連接場景下的應用體驗。在高密度使用場景下,如果有多個AP,WiFi 6在密集型環境里能幫助多個AP之間互相協調,使得共享信道上的AP也能更合理地利用信道帶寬。這樣的改變對于機場、火車站/高鐵站等多設備連接一個熱點的應用狀況,改善會非常明顯,同樣對于20-50人規模的中小企業而言,員工多設備連接也是WiFi網絡日常應用中繞不開的。
802.1lac標準引入了4x4下行鏈路MU-MIMO,其中AP同時向多達四個STA發送獨立數據流。WiFi 6將下行鏈路MU-MIMO支持的最大用戶數擴展到8個。它還增加了對8x8上行鏈路MU-MIMO的支持,允許多達8個STA通過相同的頻率資源同時傳輸到單個AP。結果是,與802.llac相比,下行鏈路容量增加了2倍,上行鏈路容量增加了8倍。
WiFi 6通過MU-MIMO和正交頻分多任務存取(OFDMA)技術,進行指定的下鏈和上鏈多用戶作業。
提供四倍大的OFDM FFT、更窄的子載波間距(密度為4倍)以及更長的符碼時間(4倍),進而改善多路徑衰減環境以及室外的穩固性和性能。這就讓實際應用場景中,特別是遠距離傳輸的時候,在多路徑比較強的情況下,解碼能力增強,接受的穩定性也更大了。
有些尷尬的傳輸距離
高密度連接使用效果的優化不僅僅能很好地滿足企業級用戶需求,更重要的是在物聯網、智能家居趨勢的影響下,個人用戶家庭擁有需要聯網的數量同樣眾多,WiFi 6在多設備支持及穩定性上的確改善明顯,但在傳輸距離上卻有些尷尬。
采用5GHz頻段的WiFi 6在傳輸距離方面天生就不如2.4GHz信號,它的理論傳輸距離只有2.4GHz信號的一半多一些。從理論和實驗室數據來看,穿過5cm厚的木頭,5GHz信號會衰減4.5dB;而穿透離路由3米距離內的房屋承重墻,5GHz信號大概會衰減60%-70%。
當然,本身WiFi 6支持2.4GHz和5GHz雙頻段,也繼承了WiFi的向下兼容的特性。
增大天線信號發射功率的確可以提升信號傳輸距離,但我國國標規定,路由無線信號的發射強度最高為20dB。因此,不要指望WiFi 6的信號能傳多遠,它的有效范圍大致和802.llac差不多,也就是說想要實現廣覆蓋的WiFi 6用戶,選擇多個路由組網更為實際一些。
提供強力支撐的調制與編碼策略
MU-MIMO與OFDMA能較好地優化多設備連接使用體驗,而WiFi 6提升傳輸速度的同時,更提升了傳輸數據量,這點就需要MCS(調制與編碼策略)的提升來解夾了。
正交振幅調制(QAM)編碼是用星座圖(點陣圖)來做數據的調制解調,實際應用中是2的N次方的關系。比如說16-QAM,16是2的4次方,一次就可以傳輸4個bit的數據;802.lln是64-QAM,是2的6次方,因此在64個點陣的一個星座集合里面,用任意一個點可以攜帶六個bit的數據信息。
802.llac時就變成了256-QAM,為2的8次方, 802.11ac相對于802.11n在編碼上面的速率提升了33%。WiFi 6之后引入了更高階的編碼,就是2的10次方,1024-QAM。相對于802.11ac來說,WiFi 6的性能又提高了25%,變成了1024-QAM,一個符號可以攜帶10個bit的數據。
同時,為了在密集部署方案中提高系統級性能和頻譜資源的有效使用,WiFi 6標準實現了空間重用技術,并且能夠有效避免冗余碎片文件卡頓。
提前布局的芯片廠商
雖然WiFi的命名和最終標準直到2018年底才被敲定,但芯片廠商這次的確對其非常看好,早在2017年2月,高通推出支持802.11ax的兩款產品——IPQ8074和QCA6290。而博通同樣在2017年8月推出802.llax標準的Max Wi-Fi芯片,包括BCM43684(民用)、BCM43694(商用)、BCM4375三種型號。MarveII則在2017年底連續發布了88W9068、88W9064、88W90645三款802.llax的產品,上下鏈接都支持1024-QAM、MU-MIMO、OFDMA。
而在2018年1月,Intel也正式公開了其最新的802.llax Wi-Fi芯片。新芯片將為消費級設備提供“更迅捷、更智能的Wi-Fi”環境,包括主流的有線、xDSL和光纖環境下的2X2和4X4家用路由器、網關設備等。
主流芯片廠商在802.11ax時代已經完成產品的布局,不僅對MU-MIMO技術和OFDMA等重要技術功能有所支持,更在電源效率、吞吐量等細節上做了優化。正是上游芯片廠商的重視和提前準備,令WiFi 6亮相的同時便擁有大批終端產品支持。
在路上的路由器
新的無線網絡標準少不了路由器的支持,雖然命名規則是今年才改變的,但802.llax實際上亮相已久,不少路由器廠商在2018年底的時候便壓著線推出支持Wi-Fi 6(802.11ax)標準的新品。
華碩RT-A×58U及RT-AC88U、網件夜鷹AX8和夜鷹AX12-TP-Link Archer AX6000等新品都成為Wi-Fi 6標準下的第一波新品,不過第一批亮相的Wi-Fi 6路由大多偏中高端應用市場,側重游戲玩家群體。
TP-Link的確也針對主流市場推出了AX1800和A×1500這樣支持WiFi 6的雙頻路由產品,但這類產品在高密度連接、1024QAM調制方式、160MHz信道帶寬等WiFi 6獨特功能優化上做的并不多,整體性能很難像TP-Link ArcherAX6000、夜鷹AX12一樣實現近乎顛覆性的應用體驗。
從路由器廠商的產品及功能設計定位看,如果打算第一波體驗WiFi 6的消費者,購買路由器的預算最好在2500元左右為宜,千元內應該有不少打著WiFi 6旗號的主流產品,但綜合應用性能恐怕很難讓人滿意。
WiFi 6并非萬能
不同于前幾代WiFi標準,WiFi 6在傳輸速度、高密度使用、穩定性等多方面進步的確非常明顯,但WiFi 6也面臨非常多現實的問題,除前面提到的網絡環境、設備存儲性能外,WiFi 6提供2.4GHz網絡的兼容,但類似僅3個非重疊信道可使用、抗干擾蘸力弱等2.4GHz頻譜遺留問題并未得到解決,而且5GHz頻譜的“穿墻”性也成為“歷史遺留”。
WiFi 6改進的地方非常多,但同前面提到的主流價位設備會在功能優化上出現缺失一樣,第一代WiFi 6芯片很可能在MCS 10和11(1024QAM)調制方式、8空間流、BSS著色機制等細節上做刪減,這無疑會提升消費者對產品的選擇障礙,最終在網絡構建網絡環境的過程中,很可能出現一些意外。
寫在最后:
無所不在的WiFi
通過了解WiFi 6的特性會發現,其更適合城市密集使用環境、企業級應用、運營商網絡分流等環境,這樣的應用需求會賦予WiFi 6生產力工具屬性,從應用層面提升產品價值,而隨著物聯網時代的來臨,WiFi 6則有機會滲透進入人們日常生活。