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这几天手机市场又开始热闹了起来，2 月 12 日，三星在美国发布多款新品包 括新款折叠屏手机 Galaxy Z Flip、新一代旗舰 Galaxy S20 系列、耳机 Galaxy Buds+等；2 月 13 日，小米于线上发布新一代旗舰小米 10 系列新机，小米 AIoT 路由器 AX3600， 65W 氮化镓的充电器，随着2020年手机换机高峰期，今年各大手机厂商开始密集发布自己的全新系列。 氮化镓的充电器我们已经在前天的文章《连续两天被“翻牌” GaN充电器或成手机厂商新宠》里介绍了，今天我们再来看看WiFi路由器是否又能掀起一番手机配件的小浪潮。 小米在线上发布的AIoT 路由器 AX3600是 Wifi 6 路由器，Wifi 6是5G时代的最新WiFi标准，速度可以提升一倍，不但拥有更快的网速，还优化了大量设备同时上网的性能体验，不管是家用还是办公，都能带来更快的网速。 Wifi 6技术的革新 随着互联网发展，在线图片、视频、流媒体等服务对无线局域网技术提出了更高的带宽要求，为满足用户需求， 2009年，IEEE宣布了新的802.11n标准， 802.11n协议凭借MIMO、波束成形及40Mhz绑定等技术使最高传输速率达到了600Mbps。 2016年7月IEEE推出了第5代Wi-Fi标准802.11ac ， 11ac工作在5GHz的频段上，在提供良好的后向兼容性的同时，把每个通道的工作频宽由802.11n的40MHz，提升到80MHz甚至是160MHz，再加上大约10%的实际频率调制效率提升，最终理论传输速度由802.11n最高的600Mbps跃升至1Gbps。 2018年10月3日，Wi-Fi联盟（Wi-Fi Alliance）将基于802.11ax标准的WiFi协议正式纳入正规军，成为第六代WiFi技术。借着这个机会，联盟又将WiFi规格重新命名，之前标准802.11n改名WiFi 4，标准802.11ac改名WiFi 5，新标准802.11ax改名WiFi 6。 802.11ax又被称为“高效率无线标准”（High-Efficiency Wireless，HEW），将大幅度提升用户密集环境中的每位用户的平均传输率，有效减少网络拥塞、大幅提升无线速度与覆盖范围。其实，设计802.11ax的首要目的是解决网络容量问题，因为随着公共Wi-Fi的普及，网络容量问题已成为机场、体育赛事和校园等密集环境中的一个大问题。那么作为新一代WiFi协议的11ax具体都有哪些技术上的突破呢？ 1、wifi6支持2.4G与5G 802.11ax协议基于2.4GHz和5GHz两个频段，这种双频段，并非是ac双频路由器那样不同的频段对应不同的协议，ax协议本身就支持两个频段。这显然迎合了当下物联网、智能家居等发展潮流。对于一些对带宽需要不高的智能家居设备，可以使用2.4GHz频段去连接，保证足够的传输距离，而对于需要高速传输的设备，就使用5GHz频段。 2、支持1024-QAM，数据容量更高 从调制上看WiFi 5是256-QAM，WiFi-6是1024-QAM，前者的数据流最大支持4个，后者则最大支持8个，因此WiFi 5的理论吞吐量可以做到3.5Gbps，而WiFi 6则可以做到惊人的9.6Gbps。 3、支持完整版的MU-MIMO MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）即为为多输入多输出技术，是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，实现以更小的代价达到更高的用户速率，从而改善通信质量。实际上 IEEE在802.11n协议时代就引入了MIMO技术，而MU-MIMO技术可以理解为它的升级版或者是多用户版本。 通俗来说，以前在802.11n上面的MIMO只能说是SU-MIMO即单用户MIMO，传统的SU-MIMO路由器信号呈现一个圆环，依据远近亲疏，依次单独与上网设备进行通讯。当接入的设备过多时，就会出现设备等待通讯的情况；更为严重的是，这种依次单独的通讯，是基于设备对AP（路由器或热点等）总频宽的平均值。也就是说，如果拥有100MHz的频宽，按照“一次只能服务一个”的原理，在有3个设备同时接入网络的情况下，每个设备只能得到约33.3MHz频宽，另外的66.6MHz则处于闲置状态。即在同一个Wi-Fi区域内，连接设备越多宽频被平均得越小，浪费的资源越多，网速也就越慢。  MU-MIMO路由器则不同，MU-MIMO路由的信号在时域、频域、空域三个维度上分成三部分，就像是同时发出三个不同的信号，能够同时与三部设备协同工作；尤其值得一提的是，由于三个信号互不干扰，因此每台设备得到的频宽资源并没有打折扣，资源得到最大化的利用，从路由器角度衡量，数据传输速率提高了3倍，改善了网络资源利用率，从而确保Wi-Fi无间断连接。MU-MIMO技术就是赋予了路由器并行处理的能力，让它能够同时为多台设备传输数据，极大地改善了网络拥堵的情况。在今天这种无线联网设备数量爆发式增长的时代，它是比单纯提高速率更有实际意义的。 值得一提是WiFi5中也使用了MU-MIMO功能，但它天生不足：设备需要连接在同一5G频段下，要全部支持MU-MIMO功能。且设备数量要刚刚好才能触发这个功能。最重要的一点是WiFi5下的MU-MIMO功能只支持数据下行，上传数据时还是走得SU-MIMO。而WiFi6给我们带来了完整版的MU-MIMO功能——至少它支持数据上行和下行。相比于WiFi中最大的4×4 MU-MIMO规格，WiFi6拥有了8×8 MU-MIMO——最多可以同时支持向8个终端传输数据。如此一来适用的场景便多了许多，这时MU-MIMO才到了真正能用的地步。 4、OFDMA技术 长久以来，WiFi一直采用OFDM作为核心传输方案。OFDM即正交频分复用技术，是由多载波调制发展而来的一种实现复杂度低、应用最广的一种多载波传输方案。OFDM主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰（ISI）。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上可以看成平坦性衰落，从而可消除码间串扰，而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。用个简单的例子来说明：假设我们现在有很多车要从A地到B地，没有使用OFDM技术之前，路是一条路，所有的车四处乱开，横冲直撞，结果谁都快不了。现在使用了OFDM技术，将一条大路划分为很多个车道，大家都按照车道驾驶，这样既可以提高速度，又能减少车与车之间的干扰。同时这条道的车多了，就匀一点到那条车少的道上去，管理上也方便很多。  OFDMA技术是在OFDM的基础上加入多址（即多用户）技术，演进而来的。OFDMA将帧结构重新设计，细分成若干资源单元，为多个用户服务。以20MHz信道为例，在OFDM方案（即11n/ac）里每一帧由52个数据子载波组成，但由于这一帧只为一个终端服务。传输的数据包过小时（像聊天记录），空载的子载波也无法分配给其他终端。而在OFDMA方案（即11ax）里每一帧由234个数据子载波组成，每26个子载波定义为一个资源单元，每个资源单元可以为一个终端服务，这样每一帧就可以同时为9个用户服务。用卡车拉货来解释这个技术最方便直观了。OFDM方案是为每一个客户发一次货车。不管货物多少，来一单发一趟，这样不免就有货车空载的现象。而OFDMA方案会将多个订单合在一起发货，让卡车尽量满载上路，使得运输效率大大提升。 不但如此，WiFi6下OFDMA和MU-MIMO的效果可以叠加。两者呈现出一种互补关系，OFDMA适用于小数据包的并行传输提高信道利用率和传输效率。而MU-MIMO则适用于大数据包的并行传输，提高单用户的有效带宽，同样能减少时延。 5、TWT机制 TWT机制是专门针对类似智能家居这样的低速设备而设置的。例如配置2.4GHz频段、20MHz频带的WiFi设备。路由器会自动生成一个数据交换用的唤醒时间，在网络数据传输不高的时段去依次唤醒这些低速设备进行数据交换。（比如下载最新数据库，上传生成数据等操作）这样就可以有效避免网络拥堵。这也是一种优化网络带宽利用率的技术手段。 5G和WIFI6的对比 1、应用场景： 5G是运营商部署的网络， 5G的应用是面向eMBB（大流量移动宽带业务）、mMTC（大连接物联网业务）和uRLLC（超高可靠超时延通信）场景的，以室外为主，5G在工业互联网，车联网 无人驾驶等领域有强烈的需求。而WiFi6主要以室内短距离覆盖为主，Wi-Fi6的应用可以在eMBB和mMTC场景作为5G的补充。是企业办公的不二选择。为企业更加智能化提供更多选择。另外，从家庭用户的使用角度来看，只有wifi6才能发挥出5G的最大功效。 2、从技术层面 -理想速率，wifi6的高速是通过MU-MIMO和OFDMA实现的。采用1024QAM，带宽最高160MHZ，天线数量最多8T8R，理想速率为9.6Gbps。5G的高速是通过大规模的MIMO无线电技术实现，大规模的MIMO无线电技术采用几十到几百个天线用于传播无线电信号，理想速率达到10Gbps， 两者理想速率相差不大。 - 覆盖范围，覆盖范围是和发射强度有关的，Wi-Fi6 AP国家的认证要求发射功率不超过0.2W，，覆盖范围约五百到一千平米；一个室外5G基站发射功率可达60W，其覆盖是公里级的。就覆盖面积来说，5G优于wifi6。 - 室内单用户体验：Wi-Fi6 AP最高可以是8T8R，实际速率至少为3Gbps-4Gbps。典型的室内5G小基站天线一般是4T4R，实际速率是1.5Gbps-2Gbps。所以，单设备的性能Wi-Fi6会优于5G。 3、频谱资源： wifi6支持的频段是2.4GHz和5.8GHz，这些频谱资源是免费的，成本相对较低。5G支持1Ghz以下的低频段，1GHz到6Ghz的中频段，24/30Ghz到300GHz的高频多（也成为毫米波）,虽然5G的频谱资源很宽，很广，但是 这些频段都是需要授权的，中国是发牌照，国外是以拍卖的形式为主，成本非常高。 4、建设成本： 5G网络因信号易衰减，需经过严密规划仿真验证，此外，5G频带和波长的特点需要5G基站更密集，导致投入基站成本高。之前运营商在4G的投资在8千亿，而5G的投资是4G的2-4倍。相比较而言，wifi6的升级仅需升级主芯片，且主芯片都是ASIC，成本本身就低于5G 所需的FPGA芯片；光纤入户或者进入企业后，只需要购买整机Wi-Fi6 AP即可实现部署，成本相对基站而言非常低廉。再加上当前主流的电脑、手机、pad以及无线终端均支持wifi接入，wifi6的应用就更容易迭代出新了。 正是由于WiFi 6具备的低功耗、低时延、高带宽、高连接数、组网方便等技术特征，WiFi 6 技术将与5G形成场景互补，加速智慧家居、企业接入等室内物联网应用场景落地。 5G和Wifi6各有各的长处和短板，5G是运营商网络，授权频段，而WiFi是非授权频段，类似私人网络，就算5G拿到了非授权频段，由于组网不便、短期内接入点成本很难降下来，所以WiFi 6就成了室内物联网这块很好的补充。 打个比方，如果把通信技术比作交通工具，5G就像飞机一样可以迅速将快件从一个城市运至另一个城市，但没法帮你取1公里内的外卖，而取外卖的话最好还是用最先进的电动车。 WIFI 6的应用前景 目前不仅很多运营商都在招标WiFi 6的元器件，像华为这样的大陆芯片企业也在加速研发WiFi 6芯片，并且华为、苹果、三星、小米主流手机品牌都已经支持WiFfi 6技术。 这些企业都在共同推动WiFi 6技术的普及，将加速智慧家居、企业接入等室内物联网应用场景的落地。 其一，基于Wifi 6技术的网络设备将迎来爆发式增长。 有专业机构预测，预计到2023年左右，几乎全部家庭WiFi设备都将更换成WiFi 6，企业网络接入中包括机场、酒店等等将有90%更换成WiFi 6。 另外目前运营商可能会在小区内采用千兆光纤+WiFi 6的组合，所以居民小区固网宽带也将迎来一次全面升级。 目前WiFi 5正处于去库存阶段，预计今年下半年开始WiFi 6将迎来爆发式增长。 其二，物联网相关元器件、设备行业将迎来一轮高景气周期。 以智慧家居为核心的物联网场景的加速落地，必然带来室内智能终端设备的放量。 其三，加速4K超高清、AR/VR、云经济等5G应用场景的落地普及。 此次WiFi 6技术落地的意义不仅是无线局域网传输技术的一次全面升级，更关键的在于可以与5G互补，真正将室内物联网应用场景落地，可能是物联网时代的一个里程碑。
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