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Wi-Fi 6和5G，將要給大專的無線網路建設帶來什麼變化？5G時代，高教的無線網路，該怎麼來建設？ 本文主要闡述在3G、4G乃至即將到來的5G時代，針對大專網路建設，銳捷如何透過移動通信網和Wi-Fi網路實現“連接融合、聯合部署”。本文將分上下兩篇進行闡述。上篇從技術的角度，比較Wi-Fi 6和5G，剖析其技術背後的需求設計；下篇透過分析大專中典型的場景模型，給出網路建設的建議。 今天為您呈現的是上篇。
1、無線協議的三國江湖
最成功的三種無線通信方式
從1900年左右馬可尼提出無線電，到今天已經超過120年，整個無線通信發展出非常多的技術。這個過程中有幾十種無線通信技術，而最成功這三種，形成了一個無線通信的三國江湖。移動通信網（城市級網路）、無線區域網路（樓宇級網路）和無線個域網（房間級網路）。 
▲ 無線協議的三國江湖 移動通信
移動通信，從90年代GSM開始到2G、3G、4G以及5G 發展下來，就是運營商在城市裏，布了一個大家都可以共享的無線網。到2018年，移動通信網已經具有80億以上的用戶，而每年新增的終端有15億以上，到5G時代這個數字會更多。 Wi-Fi通信
無線區域網路最成功的技術就是Wi-Fi，第一代的Wi-Fi 1（11b），在1997年誕生。解釋一下，Wi-Fi以前被稱為11b、11a、11g、11n和11ac，都是用字母來代號。2018年，Wi-Fi聯盟統一成用數字代號，也就是所謂的Wi-Fi 1直到Wi-Fi 6。Wi-Fi 6在2018年正式開始產品商用。截止到2018年，Wi-Fi類的終端存量有130億以上，包括我們使用的每一部的手機、平板電腦、每部PC，還有更多智能設備。每年新增的Wi-Fi終端的數量超過40億個，是地球上人類的2/3。 藍牙通信
無線個域網最成功的技術叫藍牙，藍牙也是在90年代開始推出了第一代，持續更新到藍牙5.0。截止2018年，藍牙的設備終端已經超過150億個，主要用在藍牙耳機、藍牙音箱、滑鼠鍵盤等個人應用上，每年增長的終端超過50億個。 未來也會廣泛存在的三國江湖
基於這三種技術的終端，其存亡數量和新增數量基本上可以達到地球上的人類每人一個，這個數量決定了這三種技術不可能會消亡。未來很長的一段時間內，這些終端仍然會廣泛存在於大眾的生活和生產中。這些技術現在已經發展到五到六代，這也說明這些技術非常成功，也非常成熟。未來，無線技術在這三條路上一定依然以這三種協議和技術為主，不會出現誰替代誰的情況。 2、5G的主要技術
5G特性 
5G的特性非常多，這裡提取幾個關鍵特性。見上圖，分別是eMBB（具備超大帶寬的網路）、mMTC（超大連接的物聯網）和uRLLC（高可靠低時延的網路）。5G 這兩年非常熱，現在也變成國家的一個戰略。其實，5G並不是一個橫空出世的技術，也不算是一個突破型的技術。實際上，5G就是大家非常熟悉的4G技術的一個延續性更新。它採用的一些關鍵技術，基本上是4G技術的提升。比如說頻寬，4G頻寬是20兆，而5G現在開放的頻段是100兆；比如說天線，4G典型的是4發4收或者8發8收，到了5G是64發64收；另外，5G還有更高的調制解調技術。 5G帶來的想象力
5G信號處理的技術使得它的整個帶寬變得非常高，但5G真正革命性的地方並不在於它的帶寬變高、上網更快。真正的革命性的技術在於下面兩個，這給我們的生活帶來非常多的想象力： mMTC，超大連接的物聯網，它可以支援百萬級的物聯網終端連接，針對全球網、全國網、城市網路類的，比如水表、電表、燃氣等的抄表，比如共享單車、智能井蓋、智能路燈等都可以用到。
uRLCC，高可靠低時延網路，主要面向生產類和自動駕駛類的應用。例如，無人駕駛汽車技術，未來就需要承載在這樣的一個網路上，才能滿足各種瞬息萬變的路況和突發情況，並能作到即時響應；還包括，生產車間的即時控制以及港口會控制部分自動化的設備，例如塔吊、機器人等，這些都需要低時延的無線網路來承載。 5G是國家戰略
所以，5G是一個國家戰略，要一直推廣，這並不僅僅是讓老百姓更快上網；而是，超大連接的網路以及超低時延的網路，會給整個社會的自動化帶來非常大的促進和變革。 3、5G產業鏈現狀和預測
▲ 5G產業鏈現狀和預測 從標準看
5G的產業鏈的現狀和預測如何？從標準的角度來看，2019年，大帶寬接入的標準已經成熟了。而且2019年會做預商用，運營商已經在一些城市裏陸續進行性能測試，為正式商用做準備。而後面的兩個網路標準，則會在2020後完成。 從終端看
預測到2020年，共用上網的5G網路會實現小規模的商用，而且2020年真正可量產的5G手機會上市。到2021年，基於5G網路的上網服務將會開始普及，5G的手機也會規模上市。當然，到2021年，5G手機可能只會佔到差不多20%，主要在一些高端手機上，而2022年之後，5G手機會成為主流。 運營商的節奏
國內的三大運營商，目前都在響應國家的號召建設5G網路。2018年的時候，工信部就分配了5G頻率給移動、電信、聯通。2019年，三大運營商都會預商用，而且工信部會發佈牌照，從而開啟規模部署的商用節奏。 2020年和2021年，5G的應用主要以室外的宏站為主，滿足一些城市或者整個城市級的應用。運營商的部署，也會以先滿足信號的覆蓋、滿足街道街區，包括一些機場、火車站等公共區域的覆蓋為主。而真正要做到室內全方位覆蓋，需要等到2022年以後，到時候會採用室內小基站，作為5G的室內覆蓋方案。 這就是整個5G產業鏈和5G網路部署的節奏，可以看出，5G網路的建設投入會非常巨大。4G整個基站的投入是數萬億級，而5G的頻率更高，覆蓋範圍更小，部署基站的投入可能會達到4G的3-5倍。所以，運營商會分階段分步驟來實施。 4、Wi-Fi 6的5個關鍵新技術
▲ Wi-Fi 6技術特性 Wi-Fi 6是新一代的Wi-Fi，引入了五個關鍵的新技術： 1024QAM（更高速率的調制），它帶來的改善是進一步提升極限帶寬。上一代Wi-Fi 4，理論上能達到1.7G的連接速率，這裡指的是極限帶寬。到Wi-Fi 6之後，極限帶寬可以達到4.8個G。
OFDMA（正交頻分多址），這是從4G技術引入Wi-Fi的一個技術，它解決了多用戶傳輸的均衡性問題，使得多用戶通信更有序，從而提升Wi-Fi的體驗和效率。
8*8的天線UL/DL MU-MIMO（多用戶多進多出）技術，使AP同時可以和更多的終端用戶進行通信，更大地提升並發帶寬和系統容量。
BSS-Color（空間覆用技術），解決高密場景下多AP部署時，AP和AP之間如何減少幹擾、達到最大信道空間覆用率的問題，從而提升整個網路帶寬。
智能節電方案TWT（目標喚醒時間），這個技術用於各種物聯網終端。很多物聯網終需要依靠電池供電，面臨能耗問題。讓一塊電池使用一年或兩年甚至更長，就是這個技術的目標，這個技術可以使很多種物聯網的設備用Wi-Fi（更高速）通信。 5、Wi-Fi 6的產業鏈狀況和預測
▲ Wi-Fi 6 產業鏈現狀和預測 從標準看 2019年 Wi-Fi 6的AP出貨量會佔到20%，在中高端的用戶場景，會變成主流選擇。而高教也是Wi-Fi 6最主要的行業用戶之一。到2020年，Wi-Fi 6會全面取代Wi-Fi 5， 成為整個企業網建設的主流，出貨量會佔到50%以上，而且會成為基礎網路建設的標準。回顧一下從Wi-Fi 5（802.11ac）誕生，到它完全替代上一代Wi-Fi 4（802.11n），在三年的時間內，基本上在教育行業完成替代。Wi-Fi 6節奏跟Wi-Fi 5基本類似。 從終端看
一般對於新通信標準的應用，手機會最早發佈。2019年2月，三星在全球首發了一款Wi-Fi 6手機。小米也在2月底發佈了小米9，搭載了Wi-Fi 6的晶片。2019年9月，蘋果發佈的新iphone，一定會搭載Wi-Fi 6。2019年，主流的晶片廠商都會推出Wi-Fi 6的手機晶片組，而手機廠商也都會在旗艦手機上導入Wi-Fi 6。2020年，Wi-Fi 6基本變成主流。 6、5G和Wi-Fi 6的特性對比
▲ 覆蓋和性能的綜合對比 適用場景 5G的場景以室外為主，考慮的是廣覆蓋、連續性和可移動性；Wi-Fi 6的場景以室內為主，考慮的是近距離、高密度覆蓋、和高性能。 從覆蓋和性能上的綜合對比
1信號和頻寬
從信號和頻寬上看， 5G使用256QAM的調制方式，以及100兆赫茲的單載波頻寬。相比較而言，Wi-Fi 6採用了1024QAM的調制方式以及最高160MHz的單載波頻寬。可以看出，Wi-Fi 6採用的調制技術和頻寬，都比5G高很多。這是因為它的距離近。5G考慮大範圍的距離，Wi-Fi則主要考慮10m-20m的覆蓋範圍。因此，近距離下的傳輸帶寬非常高。 2調度方式
從調度方式看，5G採用的是基站來總負責協調，用基站的核心網路，去指揮大量的終端。而Wi-Fi 6則採用了協調+競爭的方式，Wi-Fi 5以前完全是競爭，AP和終端經常會出現不均衡，終端一多整個帶寬就不足。這就是大家經常在萬人大會上看到信號很強但是無法通信的原因，就因為Wi-Fi 5是完全競爭，大量的競爭衝突使得傳輸效率急速降低。Wi-Fi 6則引入了OFDMA，AP可以協調終端的收發行為，讓整網的傳輸更有序，最大可能的減少衝突。 3吞吐性能
理論速率，5G可以到20G，Wi-Fi 6可以到10G，這中間的差別主要是因為5G最高可以支援64個天線，而64發64收的天線會非常非常大，這使得它主要用在室外。典型的室內單台設備類型，5G的吞吐會在1.5G到2G，不可能都使用那麼大的天線。大部分室內部署小基站，一般是4*4，它的帶寬是1.5G-2G。Wi-Fi是4T4R，典型的性能也在1.5G-2G。所以，單設備的性能差不多。 4覆蓋範圍
再看單設備的覆蓋範圍，5G 的一個室外基站的覆蓋是公里級，在室內一般會採用小基站或者室分系統。為了降低覆蓋成本，5G單個容量小區的覆蓋範圍在五千到一萬平米，差不多一層到兩層樓的範圍。Wi-Fi 的1個AP可以覆蓋一個大會議室，或者一個大辦公室的幾個房間，每個AP提供單獨容量，它的覆蓋範圍差不多是500-1000平米。在室內，Wi-Fi和5G的單小區覆蓋範圍差不多差十倍。這樣部署的結果是，雖然單小區的性能差不多，但是平均到每個平米和平均到每個人頭上，5G的性能可能只有Wi-Fi性能的五分之一到十分之一。所以，5G首先滿足的是廣覆蓋而非高帶寬。 5個人體驗
5G的體驗相比4G，肯定覆蓋更廣，移動性會非常好，個人體驗將再也感覺不到漫游。而劣勢就如剛才的分析，當人員密集的時候，5G分配到每個人身上的帶寬並不多，一萬平米一個基站，一個點幾個G，如果人多到上千的情況下，使用體驗就明顯下降了。 而Wi-Fi的優劣勢，剛好和5G相反互補，其優點在於高密度下的高帶寬。Wi-Fi的另外一個優勢是省電。用4G訪問網路，時間稍長，手機就會很燙，電池刷刷往下掉，用Wi-Fi則會省電很多。Wi-Fi的劣勢在於需要認證，而且是私有網，覆蓋不連續的。就像學校的Wi-Fi，一出學校就沒有了，不會像5G那麼連續。 從建設和管理上的綜合對比
▲ 建設和管理的綜合對比 1網路管控
從網路建設的管理權來看，5G的建設和管理權都是運營商負責和主導，業主（大專）只能有使用權。而Wi-Fi則是私有網路，業主完全具備建設權、管理權和使用權。 2建網標準
從建網標準來看，運營商在建網時首先考慮的是其收益導向，不保證業主的投資收益比。而Wi-Fi網路是業主的業務導向，有什麼業務，由自己來制定建網的標準。 3部署方式
從部署方式來看，如果使用5G，學校的業務基本上都要部署在公網或者雲端，即使部署在內網也必須要有一個公網的地址從外面訪問進來，所有的數據都要透過公共網來過一遍。部署Wi-Fi的話，整個業務都可以部署在內網、區域網路裏。從經驗來看，業主一定會有大量的私有網路資源需要訪問和被訪問。 4部署時間
5G的部署時間遵循運營商的部署計劃，運營商首先考慮的是室外的部署，學校是不是在整個建設的計劃範圍內，其實並不能掌握；而Wi-Fi則完全自主，業主能自行掌握計劃。 5部署地點
部署的地點，運營商從收益角度考慮，一般是部署在人流密集的地方；還有有一些比較偏僻的場所，比如說實驗室、科研基地等，人不多但是很重要，運營商就不見得會部署。學校裏也有這樣的地方，4G的信號覆蓋不到。Wi-Fi 6完全可以去自己按照需要來部署。 6終端支援
從終端的支援來看，手機應用4G已經完全普及。5G預計判斷到2020至2024年才會慢慢普及。而PC和Pad對運營商的支援要慢更多。比如，現在內置4G功能的筆記本電腦仍然不超過20%；而智能辦公，比如智能投屏的大屏、一些語音智能辦公設備，目前也看不到支援4G或者5G。Wi-Fi在這幾類產品上才是標配。未來兩到三年，Wi-Fi 6一定會變成這類設備的主流。
以上是從技術的角度比較Wi-Fi 6和5G的需求和應用，至於具體如何基於5G與Wi-Fi 6技術在校園場景中建設網路，且聽下回分解。
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