我们需要Wi-Fi 6 吗?

在2019台北电脑展上Intel推出了首次采用10nm制程工艺的CPU产品,代号为Ice Lake的第十代酷睿移动笔记本处理器,还有其配套的PCH,集成了802.11 ax MAC,这也意味着采用 Ice Lake的处理器的笔电将能享受到Wi-Fi 6标准,注意,这里是集成了MAC而已,具体实现还得看笔记本厂商的外围电路设计,不过新笔电采用Wi-Fi 6标准也是未来的趋势,同样在2019台北电脑展上戴尔新发布的几款新笔电包括XPS二合一系列以及外星人系列都宣称支持到Wi-Fi 6标准了。

也许有同学会疑惑,啥时候冒出来个Wi-Fi 6标准,Wi-Fi 不都是8021.11a、b、g、n、ac这样叫的么?其实这个Wi-Fi 6标准就是802.11的下一代标准8021.11ax,Wi-Fi联盟觉得随着版本的迭代,a、b、g、n、ac、ax这样的叫法很容易使得小白用户晕菜,无法区分到底哪个版本更吊一些,所以Wi-Fi联盟在2018年10月4号发布新一代Wi-Fi标准8021.11ax时,决定采用数字序号的方法重新命名Wi-Fi的版本,数字越大的意味着性能更吊,这样小白用户就很容易区分了。

  • Wi-Fi 1 是 802.11b 标准,于1999年发布。
  • Wi-Fi 2 是 802.11a 标准,于 1999 年发布。
  • Wi-Fi 3 是 802.11g 标准,于2003年发布。
  • Wi-Fi 4 是 802.11n 标准,于 2009 年发布。
  • Wi-Fi 5 是 802.11ac 标准,于2014年发布。
  • Wi-Fi 6 是当前最新的版本,也称为 802.11ax,于 2019 年发布最终版本。

关于Wi-Fi 6标准,华为有一份技术白皮书,感兴趣的同学可以去了解一下:
https://e.huawei.com/zh/material/onLineView?materialid=b3f46485597c4d72b43a6a27c6480646

Wi-Fi 6 标准吸纳了大量5G关键技术,如OFDMA、MU-MIMO、1024 QAM等,华为依托于对5G技术的深厚理解和掌握,也成为了Wi-Fi 6标准的主要贡献者,华为提交了163个802.11ax标准提案,在全球所有厂商中排名第一,华为的专家也担任了5个 Wi-Fi国际标准工作组主席职位。在华为任职的Osama Aboul-Magd博士作为802.11ax标准工作组主席,主导并深度参与了新标准的制定工作。

由于一些丑陋的原因,华为前阵子一度被停止了Wi-Fi联盟会员的资格,不过在老wu写这篇文章时,Wi-Fi联盟的主要贡献者名单上又出现了华为的名字,开玩笑呢,Wi-Fi联盟能少得了华为吗?

看到Wi-Fi 6新标准出来,也许刚买了新路由器的同学有点慌,马上要6.18大促了,是不是退货上Wi-Fi 6 路由器呢?

其实通过华为的Wi-Fi 6 技术白皮书我们可以了解到,Wi-Fi 6引入上行 MU-MIMO、OFDMA 频分复用、1024-QAM 高阶编码等技术,主要是从频谱资源利用、多用户接入等方面解决网络容量和传输效率问题。目标是在密集用户环境中将用户的平均吞吐量相比如今的 Wi-Fi 5 提高至少4 倍,并发用户数提升 3 倍以上。

我们知道,下一代移动通信技术5G的通信速率将会非常快,在采用毫米波、波束赋形、Massive MIMO 等众多新技术加持后,ITU IMT-2020规范要求5G理论最速度将高达20 Gbit/s,可以实现宽信道带宽和大容量MIMO。而当前家用千兆宽带理论速率峰值约为 1Gb/s,主流手机 Wi-Fi 连接理论速率峰值为 150Mb/s。

5G 速度是很快了,但受流量资费的限制,大家外出到公共建筑内,如果有免费的Wi-Fi接入点,大家更愿意切换到Wi-Fi而不是使用移动网络的流量,比如去大型商超,看演唱会或者球赛,大家都会体会到由于大量的Wi-Fi接入,使得公共Wi-Fi的使用体验很差,特别是去会展的时候,老wu很多次都遇到会展的Wi-Fi不给力,网络拥堵到不行,甚至连自家的基于2.4G Wi-Fi的智能设备组网都成困难。

还有就是随着物联网和智能家居的进一步普及,家里的Wi-Fi设备也会越来越多,现在家庭 Wi-Fi 网络的接入也开始变得拥挤起来。因此 Wi-Fi 网络仍需要不断提升速度,同时还需要考虑是否能接入更多的终端,适应不断扩大的客户端设备 数量以及不同应用的用户体验需求。

划重点,Wi-Fi 6关注的重点并不是单设备的峰值速率,Wi-Fi 6更关注的是密集用户场景下的平均吞吐率,关注的是应用、用户体验和整个无线生态。

就目前普通家用而言,802.11ac 也即 Wi-Fi 5标准已经很给力了,在 2013 年发布的 802.11ac 标准引入了更宽的射频带宽(提升至 160MHz)和更高阶的调制技术(256-QAM),传输速度高达 1.73Gbps,进一步提升 Wi-Fi 网络吞吐量。另外,在 2015 年发布了 802.11ac wave2 标准,将波束成形和 MU-MIMO 等功能推向主流,提升了系统接入容量。唯一但遗憾的是 802.11ac 仅支持 5GHz 频段的终端,削弱了 2.4GHz 频段下的用户体验。

老wu为什么建议大家现在上Wi-Fi 5呢?主要是因为现在Wi-Fi 6的路由器太贵了!!! ? 京东查了下,现在标出来支持 Wi-Fi 6的家用路由器就华硕家的,ROG GT-AX11000 万兆电竞游戏路由 售价4399,另一款 RT-AX88U 电竞路由 售价2999,这败家之眼真的是名副其实的够败家的了 ?

6.18要买Wi-Fi路由的话老wu还是建议买802.11ac 也即 wifi 5标准的路由器,首先是5G的频段,避开拥堵的2.4G,5G传输距离和穿墙能力也没2.4G那么强,进一步避免了邻居家的干扰,还有就是MU-MIMO技术,如果家里有多个设备需要高带宽低延迟的传输的话,这个就显得比较实用了。

MU-MIMO 即Multi-User Multiple-Input Multiple-Output 的缩写,直译为“多用户 多输入 多输出”, 是最新Wi-Fi技术标准802.11ac Wave 2(即802.11ac 2.0标准)的最重要特性之一,能彻底改变Wi-Fi网络的运行方式,显著提高网络总吞吐量和总容量,将上网速度提升三倍。802.11ac Wave 2另外两个特性是数据传输通道最高可扩张至160MHz提供第四空间流,可真正实现网络资源的充分利用和性能提升。其工作原理如下图所示:

传统的SU-MIMO路由器信号呈现一个圆环(如上图左),以AP(路由器或热点等)为圆心,呈360度向外发射信号,并依据远近亲疏,依次单独与上网设备进行通讯。这时当接入的设备过多时,就会出现设备等待通讯的情况,网络卡顿的情况就由此产生;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。

而使用MU-MIMO路由器则不同(如上图右),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。

同时,WIFI的理论最大带宽它是跟MIMO数有关的,如下表所示:

我们看客户端这一块,802.11ac 也即wifi 6标准 2×2 MU-MIMO 160MHz通道带宽下最大速率能达到2.4Gbps,而 802.11ac也即wifi 5标准2×2 MU-MIMO 160MHz通道带宽下最大速率能达到1.73Gbps

当前家里大部分新笔电和智能手机是802.11ac 2×2 MU-MIMO的,而智能设备则是1×1 MU-MIMO的,但是苹果家2017款以后的MBP比较吊,它是3×3 MU-MIMO的,如果想让新的MacBook Pro跑满WIFI性能,你就得买6天线的支持3×3 MU-MIMO 的802.11ac 路由器啦,比如华硕家的败家之眼 GT-AC5300 8根天线 支持 4×4 MU-MIMO,TP-LINK 的 WDR7660 6根天线支持 3×3 MU-MIMO,而老wu买的华为家的WS5200 4根天线就只支持到2×2 MU-MIMO啦,当然啦,4×4 MU-MIMO 还是很贵的,大家看自己实际的联网需求来购买啦,常用的2×2 MU-MIMO也就够了。

另外一个比较实用的就是波束成形(Beam-forming)技术了,波束成形技术可以自动检测手机、电脑等终端设备在网络中的位置,再将wifi能量集中到终端所在的方位,可根据终端设备的位置,进行智能信号跟随,动态调整到最佳无线发射角度,增强信号质量,改善远处设备上网体验。

而现在有些电竞路由器还有数据包分析加速功能,为游戏设备单独提供链路优化加速的功能,其具体效果如何老wu没体验过不好评价,但电竞路由器售价又要上去了一大截。

而wifi 6的几个核心新特性:

  • OFDMA 频分复用技术
  • DL/UL MU-MIMO 技术
  • 更高阶的调制技术 (1024-QAM)
  • 空分复用技术(SR) & BSS Coloring 着色机制
  • 扩展覆盖范围 (ER)

都是为了针对高密部署场景所配置的,5G从室外走向室内,而 WIFI 6 则打算从室内走向室外,相爱相杀 ? 但短期内谁都没法替换掉对方

当然,相对于wifi 5,新的wifi 6能支持2.4G频段,依然需要兼容老标准的设备,并考虑面向未来物联网络、绿色节能等方向的发展趋势。IoT 网络设备使用 2.4GHz 频段,对有些流量不大的业务场景(如电子围栏、资产管理等),终端设备非常多,使用成本更低的仅支持 2.4GHz 的终端是一个性价比非常高的选择。

SO, 我们现阶段需要Wi-Fi 6吗?家庭环境wifi 5 就够用了,wifi 6更适合于室外大型公共场所、高密场馆、室内高密无线办公、电子教室等场景。

文章写得好 赏颗六味地黄丸补补

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