您当前的位置:首页 >> 专栏
释说芯语:无线通信下一波谁领风骚?
发布时间:2019-07-02
 

在无线的世界里,一直存在两种通信类别,一类是蜂窝网络,即2G、3G、4G、5G,另一类则是Wi-Fi技术,也就是IEEE 802.11 a/b/g/n/ac/ax,作为蜂窝网络的室内覆盖补充,Wi-Fi也承载着大量的数据流量卸载。各种各样的传输技术和标准,真有些支离破碎,让人们倍感困惑。不过,针对无线网络领域的全新规划——应用于室内的全新Wi-Fi 6技术已浮出水面。这项技术将在未来对于室内无线网络带来一次革新,给人们带来前所未有的网络体验。

Wifi的发展不会终结

5G大家早已耳熟能详,而知道Wi-Fi 6却不多。事实上,不管是看视频、玩游戏,还是控制智能家居设备,我们的生活几乎离不开Wi-Fi,但目前家用Wi-Fi连接中存在的一些问题:无论我们的互联网连接有多快,当使用人数过多,时常会出现“拥堵”。此外,目前的Wi-Fi也存在覆盖范围小,穿墙能力不强的缺点。

此时,当我们还在纠结是否换掉家用老式无线路由器时,Wi-Fi技术却已在加速演进中了。据Cees Links介绍,相比于以前的Wi-Fi版本只注重速率的提升而忽略网络容量的影响,即将发布的新一代Wi-Fi技术802.11ax在Wi-Fi速率、频段、覆盖面积上都带来了相应的提升,使得Wi-Fi网络将具备更加宽松的带宽流量,以满足多名用户的网络需求,同时也带来了更远的传输距离与更高的传输速率,能够满足诸如AR/VR、自动驾驶与4K影视等多元化场景应用的需求。Wi-Fi联盟发现人们难以记住IEEE 802.11ax,所以决定使用Wi-Fi 6来命名。

释说芯语:无线通信下一波谁领风骚?

今天的手机中有采用了很多不同技术,包括蓝牙、Wi-Fi、5G,这些都与视频相关。而传输距离,也就是范围,涉及到网络的覆盖。另一个无线传输相关的性能指标是传输速率,传输速率影响到我们的上网速度,也就是我们在上网中能够获得多少数据,但是传输距离和传输速率两者是相对立的,也就是说二者此消彼涨。传输速率越高,传输距离越短。当使用Wi-Fi的时候,就有很直观的感受。

以家庭为例,当一个人玩儿网络游戏,一个人在看视频时,留给第三个人的带宽就非常有限了,这个就是网络容量,它代表同一时间内能够支撑高速上网的用户数量。另一个问题是电池续航时间,功率越大,耗电量也越大。

随着技术的发展,我们对速率和带宽的需求越来越高。从2000年到2030年的需求变化表明,从3G、4G到5G,传输速率越来越高,现在能达到1G到10G。也就是说,这20年来速率大概是之前的20倍。从Wi-Fi的发展来说,从第一代Wi-Fi 11b到11g、11a、11n,一直到现在的Wi-Fi 6,传输速率已达到1G到10G。随着速率的加快,我们可以实现更多的应用,从物联网、完整的视频、汽车应用,到4K视频都可以支持。

释说芯语:无线通信下一波谁领风骚?

第一代Wi-Fi出来时,有人曾说,我们不需要更高速率的Wi-Fi,因为随着技术的发展,3G、4G的速率已经足够了。但是看一下这几年的发展,随着技术和产品的进步,我们对速率的需求越来越高,产品的变化也越来越快。他相信,这不是一个终结,可能将来会有更多应用需要更高的传输速率。

电池续航时间也是无线传输当中一个重要因素。使用手机时,没有人希望每天都去充电。从应用角度来说,最重要的部分是物联网应用,当使用各种各样传感器时,续航能力时间越长,意味着应用的可持续时间越长。

无线传输技术的终极对决

目前,根据无线传输频谱的可用性可以将其分为授权和非授权两大类。需要授权的频段更多是户外应用,如使用手机时需要SIM卡注册,接入运营商的2G、3G、Lte、5G网络。授权频段要求传输范围大,也就是说需要更高的功率才能传输更远的距离,比如在车上或火车上接入基站时就需要更高的功率来支撑。不需要授权的频段更多应用是在家中,如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee。低于10GHz以下的频段更多应用于生活当中,现在政府也在考虑放开10GHz到100GHz的频段。这些超过10GHz的频段能够提供更高的传输速率。

释说芯语:无线通信下一波谁领风骚?

不得不承认,当前有各种各样的传输技术及各种各样的标准,有些支离破碎,让人们比较困惑。不过,这些技术和标准不外三类:短距离(10米)、局域(100米)和广域(几公里)。短距离的典型应用指个人电器,如手环、智能手表、计步器、键盘、鼠标等);局域的典型应用是室内网络,如互联网、电子邮件、电话、安全、能源管理、家庭监控等;广域的典型应用是室外网络,如手机、聊天、互联网、智能城市、工业4.0、农业、智能物流等。

三类应用中哪些技术和标准将成为终极对决的赢家呢?Wi-Fi之父Cees Links认为,短距离中的手机内容传输将优先使用蓝牙,IoT检测与控制是低功耗蓝牙(BLE);局域中将更多选择Wi-Fi、Zigbee等;而广域则主要是LTE、5G和NB-IoT。Qorvo支持所有这些标准,他相信未来将以这些标准为主。

他把Wi-Fi 6称为分布式Wi-Fi,每个房间有一个Pod,它可以提供更优异的性能。虽然每个人都意识到5G非常重要,在手机中会有广泛的应用。但现状是,我们生活中70%在使用Wi-Fi,在家中,会用Wi-Fi传输各种数据,数据传输量占到5G的两倍左右。的确,如果用5G部署,需要更多的基站,也需要更多的投入,所以Wi-Fi会存在很久,不会被5G所取代。

释说芯语:无线通信下一波谁领风骚?

传统Wi-Fi和Wi-Fi 6的区别在于,当需要在2G和5G之间切换时,现在使用的Wi-Fi需要切换SSID(服务集标识),即将一个无线局域网分为几个需要不同身份验证的子网络,每个子网络都需要独立的身份验证,只有通过身份验证的用户才可以进入相应的子网络。Wi-Fi 6的杀手锏是在Wi-Fi 6架构部署一个路由器接入网络,在每个房间都有一个Pod连接到网络中。这个Pod是一个盒子,有可能是网关,是一个小的无线接入点。每一个Pod将直接连接至路由器,路由器再连接至互联网。因此,每个Pod都将提供一条全新的通路,在室内进行Wi-Fi连接时,可选择最优通路进行Wi-Fi网络的使用,为住宅内的每一所房间都提供最优的网络传输速度,同时也提供了足够的网络容量。这个架构的好处是不管每个房间当中用的是2G或5G,对于家中用户来说,都可以使用一个唯一的SSID来访问所有房间的设备和网络,获得更高的传输速率。

Wi-Fi 6另外一个优势是一栋大楼中的邻居或办公室,可以选择最优的通道,而不需要局限于某一个通道。这个结构是Wi-Fi 6相对于传统Wi-Fi的巨大进步,可以带来非常好的使用体验。

另一个需要解决的问题是,连接到住宅的数据速率已经成为Wi-Fi连接瓶颈,虽然家中能够达到很高速率,1G或者7G,但是接入到家中的带宽仍然局限于100兆。因此,需要解决这一内外失衡问题,在家中建立一个分层架构,改善接入家中的传输速率。

数据速率的提升以及数据分层的重建应该能够创建更有意义的数据连接,运营商在竞相提高 FTTH、DOCSIS 3.1 以及 LTE/5G 网关的数据速率的同时,Wi-Fi 6也将提高实际数据吞吐量并侧重于提高网络容量,此外还将用于减少干扰的可靠技术以支持在智能家居中使用多个无线电系统。

释说芯语:无线通信下一波谁领风骚?

未来部署的Wi-Fi 6将影响人们现在的生活,影响物联网的应用,因为Wi-Fi 6采用分布式架构提供更高的传输速率,所以蓝牙智能家居设备可以通过每个房间的Pod连接到每个网络当中,并互相沟通。

超低功耗将引领物联网

所有智能家居设备及服务都可以连接到网络,通过网络连接控制数据库,也可以连接手机进行通信。物联网其实并不是一个物体组合,更多的是整体连接。所有物联网系统都可以抽象出一个模板,在这个系统中都会有四个元素。

释说芯语:无线通信下一波谁领风骚?

以最简单的智能手环为例,它不仅一个物品,也是一种服务。智能手环会采集用户信息,并上传到数据库,数据库会分析数据,为我们的健身提供更好的建议。另一个实例是智能照明、智能门锁,都可以通过手机进行远程控制。当然,智能电子标签也属于这类应用,每个商品都可以实时更新价格,包括库存管理,并可以通过手机访问这些电子标签,实现智能零售。

可以想象,无线通信与物联网市场的快速发展,将为我们打造一个互连的世界,一个更美好的世界!