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深度分析5G时代的WiFi6应用(三)

2020.9.29

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。

以上5项技术,他们每一项都有独当一面之处,再相互结合之后可以让wifi6迸发出更高的性能,未来2-3年 ,wifi6会逐渐普及,并取代wifi5。

二、5G和wifi6的对比及二者之间的共存

比起最近比较热门的5G, WIFI6有哪些优缺点呢?那这两者之间会是怎样的存在关系呢,接下来,我会从以下4个方面来分享下5G和wifi6的优缺点;从而来和大家说明为什么共存是5g和wifi6最好的归宿。而不是5G取代WiFi6。

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。

5G和wifi6的共存

前段时间中国联通官方微博爆出:通过华为Wi-Fi 6技术进行网络拓展,采用联通5G网络接入,将深圳地铁福田枢纽建成全国首个应用Wi-Fi 6技术的地铁车站,实现5G与Wi-Fi6技术的完美融合,开启了Wi-Fi6轨道行业应用的元年。

在深圳地铁车站采用的华为Wi-Fi6技术和设备可以提供4倍于传统Wi-Fi的带宽,单个AP支持用户数提升4倍,平均时延降低50%,覆盖范围提升20%。

而对于消费者而言, 使用5G和wifi6 技术来实现随身WIFI也可以实现高带宽,低时延便捷使用的特点。比如高通现有的方案SDX55平台搭载wifi6芯片 (通过PCIe-G3进行通讯)

三、高通新一代wifi6芯片---QCA6391

QCA6391是一款高度集成的SOC芯片,主要应用于IOT,支持80211ax WI-FI

及蓝牙5.1,QCA6391支持2.4G与5G实时双频工作,也就是常说的DBS功能。

特性:

支持11ax协议并向后兼容 802.11a/b/g/n/ac

支持2x2的MU-MIMO

支持双MAC的DBS功能,2x2的工作模式下,吞吐量最高可以达到1774.5 Mbps

2.4G的信道带宽为20/40 MHz,5G的信道带宽为 20/40/80MHz

支持动态频率选择

芯片采用了单端射频输入输出口,

 LTE与wifi共存

wifi与蓝牙共存

需要晶体或者主平台产生48MHz参考时钟,

支持外接FEM来实现高功率。

另外256脚的NSP封装


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