效率辦公等需求暴漲 且看Wi-Fi 6如何成功吞吐

“要不要買(mǎi)支持 Wi-Fi 6 的手機(jī)？什么時(shí)候需要換 Wi-Fi 6 路由器？相比 Wi-Fi 5，Wi-Fi 6 到底牛在哪？你聽(tīng)說(shuō) Wi-Fi 6E 了嗎？”你是不是也經(jīng)常被這樣的問(wèn)題所困擾？下面我們就一起來(lái)聊一聊 Wi-Fi 6 和 Wi-Fi 6E 有關(guān)的技術(shù)和產(chǎn)品生態(tài)。

Wi-Fi 5 已經(jīng)被用戶(hù)新增需求死死掐住脖子？

在談 Wi-Fi 6 之前，我們先來(lái)看幾組數(shù)據(jù)。根據(jù)美國(guó)最大運(yùn)營(yíng)商 Verizon 的報(bào)告顯示，疫情期間，美國(guó)協(xié)作辦公工具的使用率增長(zhǎng)了 1200%。另根據(jù) QuestMobile 和中國(guó)工信部的數(shù)據(jù)顯示，疫情期間，我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)流量較去年年底增長(zhǎng)了 50%； 2020H1 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)凈新增用戶(hù)規(guī)模超 2019 全年，3 月人均單日使用時(shí)長(zhǎng)高達(dá) 7.3 小時(shí)，其中短視頻占比 20%，成搶占用戶(hù)時(shí)間黑洞，而遠(yuǎn)程效率辦公使用率更是迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)，月活躍規(guī)模在 3 月同比增長(zhǎng) 301%，以阿里系釘釘為例，當(dāng)月月活用戶(hù)近三億，成為貨真價(jià)實(shí)的國(guó)民級(jí)效率辦公 APP。這些數(shù)據(jù)無(wú)不印證了一個(gè)觀(guān)點(diǎn)：疫情期間，用戶(hù)對(duì)包括效率辦公等在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)需求暴漲，甚至在疫情后依然保持了相比疫情前更高的需求。此外，電子辦公、在線(xiàn)教育等行業(yè)用戶(hù)習(xí)慣同樣被重塑。

?
圖 1：調(diào)研報(bào)告統(tǒng)計(jì)用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò)需求激增

?
圖 2：受疫情影響，效率辦公軟件使用率暴增

另有調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，2017 年至 2022 年這五年間，全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量預(yù)計(jì)將增加 7 倍，在這些數(shù)據(jù)流量中，目前視頻在數(shù)據(jù)流量中的占比約為 50%，預(yù)計(jì)至 2022 年，這一比例將會(huì)增加至 80%。也有數(shù)據(jù)顯示，到 2022 年，70%的 IP 數(shù)據(jù)流量將會(huì)通過(guò)無(wú)線(xiàn)的方式傳輸，在這些無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸中，Wi-Fi 將會(huì)分流 59%的移動(dòng)數(shù)據(jù)。這意味著高密度無(wú)線(xiàn)接入和高容量無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)將不斷增長(zhǎng)，為了滿(mǎn)足室外大型公共場(chǎng)所、高密場(chǎng)館、室內(nèi)高密無(wú)線(xiàn)辦公、電子教室等場(chǎng)景的需求，Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)除了更大的吞吐量、不斷提升的速度以外，還需要考慮能否接入更多的終端，目標(biāo)是在密集用戶(hù)環(huán)境中將用戶(hù)平均吞吐量提高至 Wi-Fi 5 的 4 倍，用戶(hù)并發(fā)數(shù)提升 3 倍以上。在這樣的大背景下，重新定義無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接成為必然，而 Wi-Fi 6 便是順理成章的產(chǎn)物。

?
表 1：各應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求

Wi-Fi 6 中有哪些技術(shù)革新？

Wi-Fi 6 是新一代 802.11ax 標(biāo)準(zhǔn)的簡(jiǎn)稱(chēng)，是 Wi-Fi 5（802.11ac）的進(jìn)階版，在繼承了 Wi-Fi 5 的所有先進(jìn) MIMO 特性的同時(shí)，為了完成三項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，即高帶寬、低時(shí)延和泛連接，Wi-Fi 6 還新增了許多針對(duì)高密部署場(chǎng)景的新特性，比如 OFDMA 頻分多址技術(shù)、MU-MIMO 技術(shù)、更高階的調(diào)制技術(shù) (1024-QAM) 、空分復(fù)用技術(shù)（SR）、BSS Coloring 著色技術(shù)、擴(kuò)展覆蓋范圍（ER）、目標(biāo)喚醒時(shí)間（TWT）和 WPA3 加密技術(shù)。下面簡(jiǎn)單介紹一下這些技術(shù)：

??? ?OFDMA 正交頻分多址技術(shù)

在 Wi-Fi 6 之前，數(shù)據(jù)傳輸采用的是 OFDM 模式，在每一個(gè)時(shí)間片段上，單個(gè)用戶(hù)占據(jù)所有子載波，并發(fā)送一個(gè)完整的數(shù)據(jù)包。而 Wi-Fi 6 中引入的 OFDMA 正交頻分多址技術(shù)，通過(guò)將子載波分配給不同用戶(hù)，并在 OFDM 系統(tǒng)中添加多址的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)多用戶(hù)復(fù)用信道資源，即支持從路由器側(cè)向終端同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)包，大大提升了傳輸效率，降低了傳輸時(shí)延，比較適合低帶寬應(yīng)用和小包報(bào)文傳輸場(chǎng)景。目前，根據(jù)設(shè)備廠(chǎng)商的不同，有的僅支持下行 OFDMA，有的并發(fā)用戶(hù)數(shù)并不高，像高通 Wi-Fi 6 方案這種既支持上下行 OFDMA，并發(fā)處理能力又能達(dá)到 37 個(gè)的，實(shí)屬少數(shù)。

??? ?MU-MIMO 技術(shù)

MU-MIMO 技術(shù)是使用信道的空間分集在相同帶寬上發(fā)送獨(dú)立數(shù)據(jù)流的一種技術(shù)，與 OFDMA 不同，所有用戶(hù)都使用全部帶寬，從而帶來(lái)多路復(fù)用增益。比如在 AP 中引入 MU-MIMO 技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn) AP 在同一時(shí)刻與多個(gè)終端之間同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，大大提升了吞吐量和每用戶(hù)速率，比較適合高帶寬應(yīng)用和大包報(bào)文傳輸場(chǎng)景。作為 Wi-Fi 6 標(biāo)準(zhǔn)的可選特性之一，目前主流的路由器都是 4x4 MU-MIMO 配置，只有少數(shù)廠(chǎng)商的產(chǎn)品可支持 8x8 MU-MIMO，比如高通的 Networking Pro 1200 系列平臺(tái)。

??? ?1024-QAM 調(diào)制技術(shù)

為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)容量、降低時(shí)延，提高多用戶(hù)高密場(chǎng)景下的效率。Wi-Fi 6 中引入了 1024-QAM 正交幅度調(diào)制，相比 Wi-Fi 5 采用的 256-QAM 正交幅度調(diào)制，每個(gè)符號(hào)位傳輸數(shù)據(jù)從 8bit 提升至 10bit，單條空間流數(shù)據(jù)吞吐量提升了 25%，不過(guò)該調(diào)制方式對(duì)信道質(zhì)量的要求較高。值得一提的是，細(xì)讀 Wi-Fi 6 的標(biāo)準(zhǔn)，其中并沒(méi)有同時(shí)在 2.4GHz 和 5GHz 兩個(gè)頻段均需支持 1024QAM 的細(xì)則要求。因此，除了像高通這樣支持雙頻最高標(biāo)準(zhǔn)的頭部企業(yè)外，有的廠(chǎng)商為了節(jié)約成本，僅支持 5GHz 頻段的情況也是有的，下單前一定要看清楚，否則影響了體驗(yàn)效果就不好了。

??? ?空分復(fù)用技術(shù)（SR）

與 Wi-Fi 5 只能運(yùn)行在能在 5GHz 頻段不同，Wi-Fi 6 可運(yùn)行在 2.4GHz 和 5GHz 兩個(gè)頻段。根據(jù) Wi-Fi 傳輸原理，在任意指定時(shí)間內(nèi)，一個(gè)信道上只允許一個(gè)用戶(hù)傳輸數(shù)據(jù)，因此信道資源非常寶貴，雙頻段在一定程度上可以緩解可用信道太少的問(wèn)題，提升系統(tǒng)整體吞吐容量。進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，我們?cè)谶x型時(shí)，如果選擇那些支持雙頻并發(fā)的器件，還可以收獲更低的時(shí)延效果。就技術(shù)角度而言，目前高通的實(shí)時(shí)雙 Wi-Fi 6（2×2+2×2 雙頻并發(fā)）技術(shù)是走在前列的。

??? ?BSS Coloring 著色技術(shù)

BSS 著色技術(shù)是一種同頻傳輸識(shí)別機(jī)制，可以通俗地解釋為“我的地盤(pán)我做主”。主要通過(guò)在 PHY 報(bào)文頭中添加 BSS color 字段對(duì)來(lái)自不同 BSS 的數(shù)據(jù)進(jìn)行“染色”，為每個(gè)通道分配一種顏色，該顏色標(biāo)識(shí)一組不應(yīng)干擾的基本服務(wù)集（BSS），接收端可以及早識(shí)別同頻傳輸干擾信 號(hào)并停止接收，從而降低設(shè)備之間的相互干擾，增加每個(gè)設(shè)備自身的網(wǎng)絡(luò)通信能力，避免收發(fā)機(jī)時(shí)間浪費(fèi)。

??? ?擴(kuò)展覆蓋范圍（ER）

Wi-Fi 6 采用了 Long OFDM symbol 發(fā)送機(jī)制，用來(lái)降低丟包率，每次數(shù)據(jù)發(fā)送持續(xù)時(shí)間從原來(lái)的 3.2us 增加到了 12.8us。同時(shí)為了降低頻段噪聲干擾、增加終端接收靈敏度和系統(tǒng)覆蓋距離，Wi-Fi 6 還引入了窄帶傳輸技術(shù)，最小可低至 2MHz 頻寬。

??? ?目標(biāo)喚醒時(shí)間（TWT）

目標(biāo)喚醒時(shí)間（TWT）是一種資源調(diào)度功能，通過(guò)協(xié)調(diào)喚醒，可以使等待的終端進(jìn)入休眠狀態(tài)，進(jìn)而節(jié)省移動(dòng)終端的功耗，提高終端的可使用時(shí)間，這也是 Wi-Fi 6 可選特性之一，一向非常注重功耗的高通便在其 Wi-Fi 解決方案中支持目標(biāo)喚醒時(shí)間功能。

??? ?WPA3 加密技術(shù)

WPA3 加密技術(shù)并非 Wi-Fi 6 標(biāo)準(zhǔn)本身指定的新的安全增強(qiáng)功能或要求，是一部分龍頭企業(yè)在推出其產(chǎn)品時(shí)新增的功能，比如高通。WPA3 將簡(jiǎn)化無(wú)顯示接口設(shè)備的安全設(shè)置流程，在接入開(kāi)放性網(wǎng)絡(luò)時(shí)，通過(guò)個(gè)性化數(shù)據(jù)加密增強(qiáng)用戶(hù)隱私的安全性，從算法層面來(lái)講，相比 WPA2 的 128 位加密算法，WPA3 的 192 位 CNSA 等級(jí)算法破解難度更高。

最領(lǐng)先的 Wi-Fi 6 端到端解決方案是怎樣的？

了解了上述技術(shù)后，我們來(lái)看一下誰(shuí)是 Wi-Fi 6 端到端解決方案的王者？關(guān)于這一點(diǎn)，其實(shí)我們?cè)?Wi-Fi 6 技術(shù)優(yōu)勢(shì)介紹當(dāng)中已經(jīng)有多次提及。此外，我們還考慮了兩個(gè)方面：一方面，我們要看到企業(yè)在無(wú)線(xiàn)領(lǐng)域的耕耘累積；另一方面，落地側(cè)產(chǎn)品的強(qiáng)大與否、生態(tài)完整程度也是我們考察的重中之重。

??? ?技術(shù)累積

根據(jù)我們了解，高通在無(wú)線(xiàn)領(lǐng)域已有超過(guò) 30 年的技術(shù)積累。另?yè)?jù) ABI 研究 2020 年第一季度《無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)細(xì)分和潛在市場(chǎng)》報(bào)告顯示，自 2015 年起，高通 Wi-Fi 芯片已出貨超過(guò) 45 億顆，全球 Wi-Fi 市場(chǎng)份額列居首位。

?
圖 3：高通 Wi-Fi 芯片產(chǎn)品演進(jìn)

??? ?端到端的完整解決方案

高通同時(shí)推出了針對(duì)手機(jī)終端和無(wú)線(xiàn)路由器的 Wi-Fi 6 端到端解決方案，覆蓋從路由器到終端等在內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域。

?
圖 4：高通 Wi-Fi 6 端到端解決方案

AP/ 網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)側(cè)，高通早在 2019 年就發(fā)布了第二代 Wi-Fi 6 產(chǎn)品組合，即 Networking Pro 系列，包括四個(gè)等級(jí)：Networking Pro 400 系列、Networking Pro 600 系列、Networking Pro 800 系列以及 Networking Pro 1200 系列，分別對(duì)應(yīng)最高支持 4 路、6 路、8 路和 12 路空間數(shù)據(jù)流。今年 5 月高通又在 Networking Pro 系列新增了四款支持 16 路數(shù)據(jù)流的 Wi-Fi 6E 平臺(tái)，分別是 Networking Pro 610 平臺(tái)、Networking Pro 810 平臺(tái)、Networking Pro 1210 平臺(tái)以及 Networking Pro 1610 平臺(tái)，最高支持 10.8Gbps 連接速率，高達(dá) 1500 個(gè)用戶(hù)連接。

此外，高通在芯片設(shè)計(jì)以及軟件管理能力方面的優(yōu)化完美地匹配了 Wi-Fi 6 的多用戶(hù)場(chǎng)景需求。在全屋覆蓋的重要指標(biāo) Mesh 系統(tǒng)方面，Networking Pro 全平臺(tái)支持 Wi-Fi SON 的技術(shù), 實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自我管理、自我配置、自我修復(fù)、自我防御的功能。在網(wǎng)絡(luò)安全方面，除了常規(guī)的將 Wi-Fi WPA2 升級(jí)到 WPA3 之外，高通還在芯片啟動(dòng)階段加入了安全啟動(dòng)（secure boot）以及可信執(zhí)行環(huán)境（Trustzone）設(shè)置，保護(hù)整體軟件不被篡改。

?
圖 5：高通 FastConnect 6800 的功能特性

終端側(cè)，隨著驍龍 865 移動(dòng)平臺(tái)的推出，高通也適時(shí)地推出了 FastConnect 移動(dòng)連接系統(tǒng)，集成了完整的 Wi-Fi 6 功能集合，來(lái)響應(yīng)用戶(hù)對(duì)無(wú)線(xiàn)連接性能提升的需求，實(shí)現(xiàn)了 Wi-Fi 6 和蜂窩之間的無(wú)縫切換，進(jìn)一步提升用戶(hù)體驗(yàn)。

搭載了 FastConnect 移動(dòng)連接系統(tǒng)的終端設(shè)備在 2.4GHz 和 5GHz 兩個(gè)頻段同時(shí)支持 1024QAM 調(diào)制；支持 OFDMA；可實(shí)現(xiàn)業(yè)界最高的 8×8 數(shù)據(jù)流探測(cè)的 MU-MIMO，在多用戶(hù)聯(lián)網(wǎng)的情況下提升單用戶(hù)和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量；加入了目標(biāo)喚醒時(shí)間（TWT），在降低功耗的同時(shí)，減少了同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)無(wú)線(xiàn)介質(zhì)的概率；在個(gè)人、企業(yè)、公共場(chǎng)所等不同場(chǎng)景下均支持 WPA3 安全設(shè)置；支持藍(lán)牙 5.1。

此外，值得一提的是，在 FastConnect 6800 的基礎(chǔ)上，高通進(jìn)一步推出了實(shí)時(shí)雙 Wi-Fi 6 技術(shù)，可以在 2.4GHz 和 5GHz 頻段同時(shí)支持 2×2 的 MIMO，在帶來(lái)更低時(shí)延的同時(shí)，最大物理吞吐量可達(dá) 1.8 Gbps，實(shí)際吞吐量也能達(dá)到 1.3-1.4Gbps。

?
圖 6：基于 FastConnect 6800 的實(shí)時(shí)雙 Wi-Fi 6 技術(shù)

Wi-Fi 6 解決方案出貨量與商業(yè)選擇

顯著的解決方案優(yōu)勢(shì)帶來(lái)的是各個(gè)系統(tǒng) / 設(shè)備廠(chǎng)商的選擇與擁護(hù)。

就平臺(tái)側(cè)而言，目前已經(jīng)出貨以及正在設(shè)計(jì)的基于高通 Networking Pro 平臺(tái)的產(chǎn)品數(shù)量已超過(guò) 200 多款，包括北美廠(chǎng)商正在進(jìn)行的企業(yè)級(jí)產(chǎn)品，中國(guó)廠(chǎng)商的運(yùn)營(yíng)商產(chǎn)品以及家用產(chǎn)品，像小米的 AX3600、AX1800。

就終端側(cè)而言，目前有超過(guò) 70 款搭載驍龍 865 移動(dòng)平臺(tái)的終端設(shè)計(jì)采用了 FastConnect 6800 移動(dòng)連接系統(tǒng)，它們都能實(shí)現(xiàn)對(duì) Wi-Fi 6 和藍(lán)牙的支持，像騰訊黑鯊游戲手機(jī) 3、騰訊黑鯊游戲手機(jī) 3 Pro、FCNT arrows 5G、iQOO 3 5G、iQOO Neo 3 5G、拯救者電競(jìng)手機(jī)、努比亞紅魔 5G、OPPO Find X2、OPPO Ace2、OPPO Find X2 Pro、realme 真我 X50 Pro 5G、Redmi K30 Pro、小米 10、小米 10 Pro 5G、vivo APEX 2020 概念機(jī)、vivo NEX 3S 5G、華碩 ROG 游戲手機(jī) 3、華碩 ZenFone 7、夏普 AQUOS R5G、索尼 Xperia 1 II、中興 Axon 10s Pro、OnePlus 8 Pro 和魅族 17 Pro 等。

寫(xiě)在最后

回到文章開(kāi)頭的問(wèn)題“要不要買(mǎi)支持 Wi-Fi 6 的手機(jī)？什么時(shí)候需要換 Wi-Fi 6 路由器？”我覺(jué)得應(yīng)該從兩個(gè)方面來(lái)看待，一方面是 Wi-Fi 6 的普及情況，據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，到 2022 年，所有供應(yīng)商的 Wi-Fi 6 芯片年出貨量將超過(guò) 10 億顆，其中 56%的新款終端將支持 Wi-Fi 6，到 2024 年，Wi-Fi 6 將成為主流 Wi-Fi 標(biāo)準(zhǔn)。另一方面就是資金情況，有錢(qián)任性隨便買(mǎi)，沒(méi)錢(qián)稍微等等也要買(mǎi)，因?yàn)樘幵谌f(wàn)物互聯(lián)時(shí)代的我們，無(wú)線(xiàn)連接質(zhì)量已直接關(guān)乎我們的生活品質(zhì)好壞，因此 Wi-Fi 6 終將成為我們生活的必然之選。