5G挺好,但对于大多数人而言多少有些距离,WiFi显然是更接地气儿的存在。这年头即使是台式机主板都开始搭载无线网卡了,遍布人们生活的WiFi信号每一次变化,都能成为市场关注的焦点,而继802.llb/llg/lla/lln/llac后,有着数字后缀的WiFi 6拍马杀到!
极受市场欢迎的改名
IT圈玩改名并不是什么新鲜事儿,但改名背后总是伴随着马甲、新瓶装旧酒等令人不太开心的事件出现,可这一次改名的主角WiFi 6却备受市场好评。
WiFi 6实际上并非全新的技术标准,其对应的实际上是亮相己久的802.llax。2018年10月,WiFi联盟将基于IEEE 802.11ax标准的WiFi正式纳入正规军,成为第六代WiFi技术,即WiFi 6。
有别于传统以英文字母为后缀的命名方式,WiFi联盟在全新的命名规则中采取数字后缀的命名形式,用数字大小按时间顺序(也是性能的强弱顺序)依次取代了原有复杂的技术命名方式,用户可以通过数字大小来识别WiFi标准的性能,包括速率、吞吐量、用户体验等。例如,就性能而言,WiFi6> WiFi 5就显而易见。
简单直观令该命名方式大受好评,以往802.lla、802.llb、802.llg、802.lln、802.llac的命名方式或许专业性很强,但大众消费者理解起来不仅麻烦而且极易被奸商利用,出现营销陷阱。而且有别于以往WiFi标准更迭后需要多年才能落地,以802.llax为核心的WiFi 6命名改变后即有一大波产品落地,再加上宽带提速降费,自然成为市场关注的焦点。
Wi-Fi发展历程
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联盟改变命名规则的同时,也用到了新的UI图标。图标将通过显示WiFi信号指示符和连接的数字表示。
速度永远都是第一位
简单直观的命名让大众市场消费者对WiFi 6充满好奇心,而无线网络技术标准更迭的关键显然少不了速度。
8秒10GB!这样的速度会否让人有眼前一亮的感觉呢?802.llax标准的首要目标是将用户密集环境中的每位用户平均传输率提升至4倍以上。华为是802.11ax标准的积极推动者,据说在华为通信实验室内部, 802.llax早已实现2Gbps的实际数据传输速度,而华为宣称最大速度可10.53Gbps
假设可以利用的频宽为160MHz,现有最快的802.11ac标准能提供866Mbps的理论数据传输速率,而802.llax则能轻易将传输速率提升至3.5Gbps。如果加上4x4的MIMO“四车道”,则802.llax的理论数据吞吐能力将高达14Gbps。
尴尬的应用环境
当人们感叹WiFi 6惊人的传输速度和数据吞吐能力的时候,往深思考会发现当前网络环境的尴尬。WiFi 6传输速度真的跑到极限的时候,固定光纤的速度已经被远远甩到了后面,同时,无论是PC还是智能手机,其存储速度根本跟不上,eMMC5.0标准仅有400MB/s,而最新的UFS 2.1标准理论最大接口速率为5830.4Mbps,这样的速度同样会出现“浪费”网速的情况。
从大的网络使用环境看,WiFi 6的普及似乎还有一段较长的路要走,但WiFi 6显然不是以升级传输速度为目标的,在其众多升级功能中,高密度连接情景下的高速稳定传输才是重点。
专为高密度连接设计
除了一定会升級的速度,WiFi 6备受市场消费者关注的是其高密度连接场景下的应用体验。在高密度使用场景下,如果有多个AP,WiFi 6在密集型环境里能帮助多个AP之间互相协调,使得共享信道上的AP也能更合理地利用信道带宽。这样的改变对于机场、火车站/高铁站等多设备连接一个热点的应用状况,改善会非常明显,同样对于20-50人规模的中小企业而言,员工多设备连接也是WiFi网络日常应用中绕不开的。
802.1lac标准引入了4x4下行链路MU-MIMO,其中AP同时向多达四个STA发送独立数据流。WiFi 6将下行链路MU-MIMO支持的最大用户数扩展到8个。它还增加了对8x8上行链路MU-MIMO的支持,允许多达8个STA通过相同的频率资源同时传输到单个AP。结果是,与802.llac相比,下行链路容量增加了2倍,上行链路容量增加了8倍。
WiFi 6通过MU-MIMO和正交频分多任务存取(OFDMA)技术,进行指定的下链和上链多用户作业。
提供四倍大的OFDM FFT、更窄的子载波间距(密度为4倍)以及更长的符码时间(4倍),进而改善多路径衰减环境以及室外的稳固性和性能。这就让实际应用场景中,特别是远距离传输的时候,在多路径比较强的情况下,解码能力增强,接受的稳定性也更大了。
有些尴尬的传输距离
高密度连接使用效果的优化不仅仅能很好地满足企业级用户需求,更重要的是在物联网、智能家居趋势的影响下,个人用户家庭拥有需要联网的数量同样众多,WiFi 6在多设备支持及稳定性上的确改善明显,但在传输距离上却有些尴尬。
采用5GHz频段的WiFi 6在传输距离方面天生就不如2.4GHz信号,它的理论传输距离只有2.4GHz信号的一半多一些。从理论和实验室数据来看,穿过5cm厚的木头,5GHz信号会衰减4.5dB;而穿透离路由3米距离内的房屋承重墙,5GHz信号大概会衰减60%-70%。
当然,本身WiFi 6支持2.4GHz和5GHz双频段,也继承了WiFi的向下兼容的特性。
增大天线信号发射功率的确可以提升信号传输距离,但我国国标规定,路由无线信号的发射强度最高为20dB。因此,不要指望WiFi 6的信号能传多远,它的有效范围大致和802.llac差不多,也就是说想要实现广覆盖的WiFi 6用户,选择多个路由组网更为实际一些。
提供强力支撑的调制与编码策略
MU-MIMO与OFDMA能较好地优化多设备连接使用体验,而WiFi 6提升传输速度的同时,更提升了传输数据量,这点就需要MCS(调制与编码策略)的提升来解夹了。
正交振幅调制(QAM)编码是用星座图(点阵图)来做数据的调制解调,实际应用中是2的N次方的关系。比如说16-QAM,16是2的4次方,一次就可以传输4个bit的数据;802.lln是64-QAM,是2的6次方,因此在64个点阵的一个星座集合里面,用任意一个点可以携带六个bit的数据信息。
802.llac时就变成了256-QAM,为2的8次方, 802.11ac相对于802.11n在编码上面的速率提升了33%。WiFi 6之后引入了更高阶的编码,就是2的10次方,1024-QAM。相对于802.11ac来说,WiFi 6的性能又提高了25%,变成了1024-QAM,一个符号可以携带10个bit的数据。
同时,为了在密集部署方案中提高系统级性能和频谱资源的有效使用,WiFi 6标准实现了空间重用技术,并且能够有效避免冗余碎片文件卡顿。
提前布局的芯片厂商
虽然WiFi的命名和最终标准直到2018年底才被敲定,但芯片厂商这次的确对其非常看好,早在2017年2月,高通推出支持802.11ax的两款产品——IPQ8074和QCA6290。而博通同样在2017年8月推出802.llax标准的Max Wi-Fi芯片,包括BCM43684(民用)、BCM43694(商用)、BCM4375三种型号。MarveII则在2017年底连续发布了88W9068、88W9064、88W90645三款802.llax的产品,上下链接都支持1024-QAM、MU-MIMO、OFDMA。
而在2018年1月,Intel也正式公开了其最新的802.llax Wi-Fi芯片。新芯片将为消费级设备提供“更迅捷、更智能的Wi-Fi”环境,包括主流的有线、xDSL和光纤环境下的2X2和4X4家用路由器、网关设备等。
主流芯片厂商在802.11ax时代已经完成产品的布局,不仅对MU-MIMO技术和OFDMA等重要技术功能有所支持,更在电源效率、吞吐量等细节上做了优化。正是上游芯片厂商的重视和提前准备,令WiFi 6亮相的同时便拥有大批终端产品支持。
在路上的路由器
新的无线网络标准少不了路由器的支持,虽然命名规则是今年才改变的,但802.llax实际上亮相已久,不少路由器厂商在2018年底的时候便压着线推出支持Wi-Fi 6(802.11ax)标准的新品。
华硕RT-A×58U及RT-AC88U、网件夜鹰AX8和夜鹰AX12-TP-Link Archer AX6000等新品都成为Wi-Fi 6标准下的第一波新品,不过第一批亮相的Wi-Fi 6路由大多偏中高端应用市场,侧重游戏玩家群体。
TP-Link的确也针对主流市场推出了AX1800和A×1500這样支持WiFi 6的双频路由产品,但这类产品在高密度连接、1024QAM调制方式、160MHz信道带宽等WiFi 6独特功能优化上做的并不多,整体性能很难像TP-Link ArcherAX6000、夜鹰AX12一样实现近乎颠覆性的应用体验。
从路由器厂商的产品及功能设计定位看,如果打算第一波体验WiFi 6的消费者,购买路由器的预算最好在2500元左右为宜,千元内应该有不少打着WiFi 6旗号的主流产品,但综合应用性能恐怕很难让人满意。
WiFi 6并非万能
不同于前几代WiFi标准,WiFi 6在传输速度、高密度使用、稳定性等多方面进步的确非常明显,但WiFi 6也面临非常多现实的问题,除前面提到的网络环境、设备存储性能外,WiFi 6提供2.4GHz网络的兼容,但类似仅3个非重叠信道可使用、抗干扰蘸力弱等2.4GHz频谱遗留问题并未得到解决,而且5GHz频谱的“穿墙”性也成为“历史遗留”。
WiFi 6改进的地方非常多,但同前面提到的主流价位设备会在功能优化上出现缺失一样,第一代WiFi 6芯片很可能在MCS 10和11(1024QAM)调制方式、8空间流、BSS着色机制等细节上做删减,这无疑会提升消费者对产品的选择障碍,最终在网络构建网络环境的过程中,很可能出现一些意外。
写在最后:
无所不在的WiFi
通过了解WiFi 6的特性会发现,其更适合城市密集使用环境、企业级应用、运营商网络分流等环境,这样的应用需求会赋予WiFi 6生产力工具属性,从应用层面提升产品价值,而随着物联网时代的来临,WiFi 6则有机会渗透进入人们日常生活。