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大規(guī)模普及在即 怎知道自己是否適合Wi-Fi 6?

2019-05-24
關(guān)鍵詞: WiFi WIFI6 ZKResearch

  去年,Wi-Fi聯(lián)盟打破“陳規(guī)”推出了Wi-Fi 6,也就是之前我們常說的802.11ax,且以后都將采用這種新的方案為Wi-Fi命名。作為第六代Wi-Fi,Wi-Fi 6最高速率可達(dá)9.6Gbps,并發(fā)用戶數(shù)提升4倍,網(wǎng)絡(luò)時(shí)延從平均30ms降至20ms。如今,Wi-Fi 6大規(guī)模普及在即,到底哪些公司更適合Wi-Fi 6呢?部署時(shí)又該注意些什么?

  大規(guī)模普及在即 怎知道自己是否適合Wi-Fi 6?

  Wi-Fi 6到底有多“6”?

  最近,知名網(wǎng)絡(luò)研究機(jī)構(gòu)ZK Research的創(chuàng)始人Zeus Kerravala發(fā)布了《下一代Wi-Fi 6 超級連接 極速未來》商業(yè)白皮書。白皮書認(rèn)為,與前幾代Wi-Fi技術(shù)相比,Wi-Fi 6為我們帶來了更極致的用網(wǎng)體驗(yàn)與更大的容量;不僅如此,它還將助力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展,同時(shí)結(jié)合AR/VR、云計(jì)算、人工智能等諸多創(chuàng)新技術(shù),滲透進(jìn)各行業(yè),更好地服務(wù)于客戶的業(yè)務(wù)創(chuàng)新。

  首先,Wi-Fi 6帶來了速率上的大幅提升。哪些因素與Wi-Fi速率有關(guān)呢?如公式“Wi-Fi理論帶寬=(符號位長×碼率×數(shù)據(jù)子載波數(shù)量)×(1/傳輸周期)×空間流數(shù)”所示,速率提升主要由調(diào)制方式、數(shù)據(jù)子載波數(shù)量、碼率、傳輸周期和空間流等幾個(gè)指標(biāo)共同決定。

  其中,調(diào)制方式?jīng)Q定無線信號子載波單個(gè)符號的數(shù)據(jù)密度,在相同頻寬下,使用更高階的調(diào)制技術(shù)就能實(shí)現(xiàn)更高速率的提升,而Wi-Fi 6采用便是更高階的調(diào)制編碼方案1024-QAM(Wi-Fi采用的是256-QAM),使其最大連接速率提升至9.6Gbps。

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  此外,Wi-Fi 6的“6”還體現(xiàn)在了高密度接入。其使用了OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,即正交頻分多址),能將無線信道劃分為多個(gè)子信道(子載波),形成一個(gè)個(gè)頻率資源塊,用戶數(shù)據(jù)承載在每個(gè)資源塊上, 而不是占用整個(gè)信道,實(shí)現(xiàn)在每個(gè)時(shí)間段內(nèi)多個(gè)用戶同時(shí)并行傳輸。

  相較Wi-Fi 5的OFDM方案是按訂單發(fā)車,不管貨物大小,來一單發(fā)一趟,哪怕是一小件貨物,也發(fā)一輛車,這就導(dǎo)致車廂經(jīng)常是空蕩蕩的,效率低下,浪費(fèi)了資源。OFDMA方案則會(huì)將多個(gè)訂單聚合起來,盡量讓卡車滿載上路,使得運(yùn)輸效率大大提升。

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  通過了解OFDMA的工作機(jī)制可以看到,OFDMA實(shí)現(xiàn)了多個(gè)用戶同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,這增加了空口效率,接下來我們分別看一下上行OFDMA和下行OFDMA的工作原理。

  另一個(gè)很重要的方面是,Wi-Fi6支持MU-MIMO,也就是我們常說的多用戶多入多出,允許路由器一次與多達(dá)8個(gè)設(shè)備同時(shí)通信,且同時(shí)支持上下行MU-MIMO,無需依次進(jìn)行通信;相比之下,雖然Wi-Fi 5也支持MU-MIMO,但路由器一次只允許與四個(gè)設(shè)備通信,且只支持下行MU-MIMO。

  這么說可能有點(diǎn)抽象,我們用交通打個(gè)比方,就意味著道路由4車道單向擴(kuò)充為8車道雙向,同時(shí)多個(gè)設(shè)備也不再像許多車輛排隊(duì)等待從一個(gè)出口駛出那樣,它們可以從不同的道路同時(shí)、高效地駛出/駛?cè)耄辉偈且来闻抨?duì)行駛,大大提高效率。

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  不過,這里要說明一下的是,雖然OFDMA和MU-MIMO針對多用戶的上下行,都提高了無線的接入密度,但其實(shí)兩者差別還是很大的。盡管兩者均為并行傳輸解決方案,但既不是迭代關(guān)系,也不是競爭關(guān)系,而是互補(bǔ)關(guān)系。它們的技術(shù)原理不盡相同,適用的場景也有所區(qū)別,具體使用時(shí)需要根據(jù)服務(wù)的應(yīng)用類型而定。

  而“6”的另一個(gè)體現(xiàn),是其抗干擾能力。我們說,Wi-Fi信號無處不在,使得無線之間的干擾也是無處不在的,一方面是來自相鄰頻段的無線電波疊加引起干擾,會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)損壞;另一方面,是同頻干擾,雖不會(huì)損壞數(shù)據(jù)卻會(huì)是競爭開銷增加。

  表面上看,造成這些干擾的原因是由于我們環(huán)境中經(jīng)常遇到很多孤立安裝的AP,因此無線信號出現(xiàn)了很多交叉覆蓋從而造成了干擾;但從技術(shù)原理層面來看,造成干擾的原因是由于傳統(tǒng)802.11技術(shù)是使用了載波監(jiān)聽多路訪問/沖突避免技術(shù)(CSMA/CA)來實(shí)現(xiàn)接入控制。

  為了解決CSMA/CA技術(shù)在密集AP環(huán)境中性能低下的問題,Wi-Fi 6提出了一種信道空間復(fù)用技術(shù)(Spatial Reuse Technique),使用BSS(Basic Service Set,基礎(chǔ)服務(wù)集合)著色位(Color Bit)來標(biāo)識這個(gè)數(shù)據(jù)幀屬于哪個(gè)BSS,因此也被稱作“BSS著色”(BSS coloring)技術(shù)。

  通過“BSS著色”技術(shù),無線設(shè)備就能通過新增的著色位來識別來無線報(bào)文是來自BSS還是OBSS(0verlapping Basic Service Sets,重疊基本服務(wù)集)的信號,這樣就能利用提升BSS之間的CCA-SD(Clear Channel Assessment Signal Detection)的門限,動(dòng)態(tài)的降低BSS內(nèi)部的CCA-SD門限來實(shí)現(xiàn)對OBSS相應(yīng)數(shù)據(jù)幀的忽略。

  大規(guī)模普及在即 怎知道自己是否適合Wi-Fi 6?

  之所以說Wi-Fi 6可以助力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,原因在于其支持TWT(Target Wakeup Time,即目標(biāo)喚醒時(shí)間)技術(shù)。其允許AP規(guī)劃與設(shè)備的通信,協(xié)商什么時(shí)候和多久會(huì)喚醒發(fā)送/接受數(shù)據(jù),可將終端分組到不同的TWT周期,減少了保持天線通電以傳輸和搜索信號所需的時(shí)間,意味著減少電池消耗并改善電池續(xù)航表現(xiàn),同時(shí)也減少喚醒后同時(shí)競爭無線資源的設(shè)備數(shù)量。

  未來,智慧建筑場景中的智能水表,煙感,門禁…智能工廠場景的機(jī)床、AGV、出入庫掃碼設(shè)備等多種類型智能設(shè)備都可接入Wi-Fi。得益于TWT,每臺(tái)設(shè)備可單獨(dú)建立"喚醒協(xié)議",終端設(shè)備僅在收到自己的"喚醒"信息之后才進(jìn)入工作狀態(tài),而其余時(shí)間均處于休眠狀態(tài),可以節(jié)省高達(dá)7倍的電池功耗。

  同時(shí),這使得一些需高帶寬通信的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備成為可能,比如智能辦公設(shè)備,TWT可以可以節(jié)省高達(dá)7倍的電池功耗。但TWT并不是對所有設(shè)備都有幫助,例如筆記本電腦需要持續(xù)的互聯(lián)網(wǎng)訪問,因此不太可能過多地受益于此功能(或許進(jìn)入睡眠狀態(tài)時(shí)影響更大),對偶爾需要更新其狀態(tài)的小型、低功耗設(shè)備更有益處。所以說,TWT技術(shù)表明了Wi-Fi 6擁抱物聯(lián)網(wǎng)的決心。

  哪些公司更應(yīng)部署Wi-Fi 6?

  前面說了這么多Wi-Fi 6的過人之處,那究竟哪些公司更應(yīng)該部署Wi-Fi 6呢?

  如今,隨著4K視頻、自動(dòng)引導(dǎo)車(AGV)和VR/AR等技術(shù)的廣泛應(yīng)用,各行各業(yè)對Wi-Fi體驗(yàn)的需求都在快速增加。相比之前的Wi-Fi技術(shù),Wi-Fi 6是第一個(gè)能使企業(yè)實(shí)現(xiàn)全無線連接的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),企業(yè)的所有設(shè)備和應(yīng)用程序都可通過Wi-Fi 6實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。

  部署WiFi 6之前,做好這幾方面的準(zhǔn)備:一個(gè)是確保有線網(wǎng)絡(luò)是最新的。有線網(wǎng)絡(luò)所需的關(guān)鍵特性包括滿足PoE+標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)供電、多GE接口(1/2.5/5GE)。另外,當(dāng)你考慮Wi-Fi 6的時(shí)候,統(tǒng)一管理變得不可或缺;另外,基于人工智能進(jìn)行運(yùn)營管理。Wi-Fi 6使企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)超聯(lián)接,而超聯(lián)接的缺點(diǎn)在于它非同尋常地復(fù)雜,因此人工智能操作工具是 Wi-Fi 6 取得成功的必要條件 ,比如華為的 CampusInsight :再者,就是聯(lián)接企業(yè)網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)。數(shù)字化轉(zhuǎn)型和萬物互聯(lián)的需求最終將整合所有網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)專家應(yīng)了解這些網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模、使用的協(xié)議(如BLE、Zigbee等)以及安全隱患,提前做好準(zhǔn)備。

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  因此,這里我們建議那些目前仍在使用Wi-Fi 4(802.11n)或更早Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)版本的公司,一步到位,直接部署Wi-Fi 6更經(jīng)濟(jì);對于那些技術(shù)先行者的先驅(qū)型企業(yè),這類企業(yè)主要在如高等教育、奢侈品零售和娛樂場所等競爭激烈的行業(yè),性能不佳的無線網(wǎng)絡(luò)可能導(dǎo)致客戶體驗(yàn)不好,迅速投向競爭者;

  第三類,就是使用高帶寬和沉浸式應(yīng)用的公司。比如使用高清視頻或AR進(jìn)行客戶服務(wù)或協(xié)作的公司或機(jī)構(gòu),以及遠(yuǎn)程3D醫(yī)療、VR/AR沉浸式教學(xué)和無人倉儲(chǔ)等場景都有Wi-Fi 6的需求;還有一類,是正在構(gòu)建高密無線網(wǎng)絡(luò)的機(jī)構(gòu):這類機(jī)構(gòu)包括公共場所、大學(xué)、體育館和劇院等。老版本的Wi-Fi很難滿足要求,而使用Wi-Fi 6則有可能實(shí)現(xiàn)。


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