移动合作伙伴大会|5G时代的无线园区网络建设
发布时间: 2019-11-10

Wi-Fi 6和5G,将要给无线园区网络建设带?#35789;?#20040;变化?5G时代,无线园区网络该如何建设?
锐捷网络通过比较Wi-Fi 6和5G两种技术、剖析技术背后的需求设计,在即将到来的5G时代,建议结合场景模?#20572;?#23454;现5G移动通信网和Wi-Fi6网络“连接融合、联合部署”。

无线协议的三国江湖

最成功的三种无线通信方式

无线电技术经过120多年发展了几十种通信技术,目前应用广泛的主要有三种:移动通信网(城市级网络)、无线局域网(楼宇级网络)和无线个域网(房间级网络)。


▲ 无线协议的三国江湖

1.移动通信

移动通信网,从90年代GSM开始到2G、3G、4G发展下来,到2018年已经具有80亿以上的用户。在即将到来的5G时代,随者车辆、机器人等各种终端的接入,移动通信的终端数量还会更多。

2.Wi-Fi通信

第一代无线局域网802.11b诞生于1997年,随后精力了11a、11g、11n和11ac几代标准。到2018年,Wi-Fi联盟统一成用数字代号,也就是所谓的Wi-Fi 1到Wi-Fi 6。其中Wi-Fi 6在2018年正式开始商用。Wi-Fi类的终端包括我们使用的每一部的手机、平板电脑、每部PC,还有更多智能设备,到目前全球Wi-Fi类终端存量有130亿以上,而且每年增长的终端数超过40亿。

3.蓝牙通信

无线个域网最成功的技术叫蓝牙,蓝牙在90年代开始推出了第一代,?#20013;?#26356;新到蓝牙5.0。截止2018年,蓝牙的设备终端已经超过150亿个,主要用在蓝?#34013;?#26426;、蓝牙音箱、鼠标键盘等个人应用上,每年增长的终端超过50亿个。

未来无线技术的三国江湖仍会广泛存在

基于这三种技术的终端,其存亡数量和新增数量基本上可?#28304;?#21040;地球上的人类每人一个,这个数量决定了这三种技术不会消亡。未来很长的一段时间内,这些终端仍然会广泛存在于大众的生活和生产中。这些技术现在已经发展到五到六代,这也说明这些技术非常成功,也非常成熟。未来,无线技术在这三条路上一定依然以这三?#20013;?#35758;和技术为主,不会出现谁替代谁的情况。

5G的三个技术特性及场景

众所周知,5G技术具有三个代表性特性和应用场景:eMBB(具备超大带宽的网络)、mMTC(超大连接的物联网)和uRLLC(高可靠低时延的网络)。实际上,5G并不是一个横空出世的技术,也不算是一个?#40644;?#22411;的技术。5G采用的一些关键技术,基本上是4G技术的提升。?#28909;?#35828;频宽,4G频宽是20兆,而5G现在开放的频?#38382;?00兆;?#28909;?#35828;天线,4G典型的是4发4收或者8发8收,到了5G是64发64收;另外5G通过更高的调制效率实现了更高的速率。

5G给人们带来的想象力不在于它的带宽变高、上网更快,其真正的革命性技术在于下面两个:

mMTC,超大连接的物联网,它可以支持百万级的物联网终端连接,针对全球网、全国网、城市网络类的,?#28909;?#27700;表、电表、?#35745;?#31561;的抄表,?#28909;?#20849;享单车、智能井盖、智能路?#39057;?#37117;可以用到。
uRLCC,高可靠低时延网络,主要面向生产类和自动驾驶类的应用。例如,无人驾?#40644;?#36710;技术,未来就需要承载在这样的一个网络上,才能满足各种瞬息万变的路况和突发情况,并能作到实时响应?#25442;?#21253;括,生产车间的实时控制?#32422;案?#21475;会控制部分自动化的设备,例如塔吊、机器人等,这些都需要低时延的无线网络来承载。

Wi-Fi6的五个关键新技术


▲ Wi-Fi 6技术特性

Wi-Fi 6是新一代的Wi-Fi,引入了五个关键的新技术:

1024QAM(更高速率的调制),它带来的改?#21078;?#36827;一?#25945;?#21319;极限带宽。上一代Wi-Fi 4,理论上能达到1.7G的连接速率,这里指的是极限带宽。到Wi-Fi 6之后,极限带宽可?#28304;?#21040;4.8个G。
OFDMA(正交频分多址),这是从4G技术引入Wi-Fi的一个技术,它解决了多用户传输的均衡性问题,使得多用户通信更?#34892;潁?#20174;而提升Wi-Fi的体验和效率。
8*8的天线UL/DL MU-MIMO(多用户多进多出)技术,使AP同时可以和更多的终端用户进行通信,更大地提升并发带宽和系统容量。
BSS-Color(空间复用技术),解决高密场景下多AP部署?#20445;珹P和AP之间如何减少干扰、达到最大信道空间复用率的问题,从而提升整个网络带宽。
智能节电方案TWT(目标?#21483;?#26102;间),这个技术用于各种物联网终端。很多物联网?#25307;?#35201;依靠电池供电,面临能耗问题。让一块电池使用一年或两年甚至更长,就是这个技术的目标,这个技术可以使很多种物联网的设备用Wi-Fi(更高速)通信。

5G和Wi-Fi 6的特性对比


▲ 覆盖和性能的综合对比


从覆盖和性能上的综合对比

1.信号和频宽

从信号和频宽上看,5G使用256QAM的调制方式,以及100兆?#20806;?#30340;单载波频宽。相比较而言,Wi-Fi 6采用了1024QAM的调制方式以及最高160MHz的单载波频宽。可以看出,Wi-Fi 6采用的调制技术和频宽,都比5G高很多。这是因为它的距离近。5G考虑大?#27573;?#30340;距离,Wi-Fi则主要考虑10m-20m的覆盖?#27573;А?#22240;此,近距离下的传输带宽非常高。

2.调度方式

从调度方式看,5G采用的是基站调度,用基站的核心网络去指挥大量的终端。Wi-Fi 6引入了协调终端收发行为的机制,让整网传输更?#34892;潁?#36890;过协调+?#36203;?#30340;方式,解决了面对万人大会场景时候,完全?#36203;?#27169;式下的Wi-Fi 5常遇到信号很强但是无法通信的问题。

3.吞吐性能

理论速率,5G可以到20G,Wi-Fi 6可以到10G,这中间的差别主要是因为5G最高可以支持64个天线,而64发64收的天线会非常非常大,这使?#30431;?#20027;要用在室外。典型的室内单台设备类?#20572;?G的吞吐会在1.5G到2G,不可能都使用那么大的天线。大部分室内部署小基站,一般是4*4,它的带宽是1.5G-2G。Wi-Fi是4T4R,典型的性能也在1.5G-2G。所以,单设备的性能差不多。

4.覆盖?#27573;?/p>

5G 的一个室外基站的覆盖是公里级,在室内一般会采用小基站或者室分系?#22330;?#20026;了?#26723;?#35206;盖成本,5G单个容量小区的覆盖?#27573;?#22312;五千到一万平米,差不多一层到两层楼的?#27573;Аi-Fi 的1个AP可以覆盖一个大会议室,或者一个大办公室的几个房间,每个AP提供单独容量,它的覆盖?#27573;?#24046;不多是500-1000平米。在室内,Wi-Fi和5G的单小区覆盖?#27573;?#24046;不多差十倍。这样部署的结果是,虽然单小区的性能差不多,但是平均到每个平米和平均到每个人头上,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首先满足的是广覆盖而非高带宽。

5.个人体验

5G的体验相比4G,肯定覆盖更广,移动性会非常好,个人体验将再也感觉不到漫游。而?#37038;?#23601;如刚才的分析,?#27604;?#21592;密集的时候,5G分配到每个人身上的带宽并不多,一万平米一个基站,一个点几个G,如果人多到上千的情况下,使用体验?#20820;?#26174;下降了。

而Wi-Fi的优?#37038;疲?#21018;好和5G相反互补,其优点在于高密?#35748;?#30340;高带宽。Wi-Fi的另外一个优?#21078;?#30465;电。用4G访问网络,时间稍长,手机就会很烫,电池刷刷往下掉,用Wi-Fi则会省电很多。Wi-Fi的?#37038;?#22312;于需要?#29616;ぃ?#32780;且是?#25509;?#32593;,覆盖不连续的。就像学校的Wi-Fi,一出学校?#20820;?#26377;了,不会像5G那么连续。

从建设和管理上的综合对比


▲ 建设和管理的综合对比

1.网络管控

从网络建设的管理权来看,5G的建设和管理权都是运营商负责和主导,业主(高校)只能有使用权。而Wi-Fi则是?#25509;?#32593;络,业主完全具备建设权、管理权和使用权。

2.建网标准

从建网标准来看,运营商在建网时首先考虑的是其收益导向,不保证业主的投资收益比。而Wi-Fi网络是业主的业务导向,有什么业务,由?#32422;?#26469;制定建网的标准。

3.部署方式

从部署方式来看,如果使用5G,学校的业务基本上都要部署在公网或者云端,即使部署在内网也必须要有一个公网的地址从外面访问进来,所有的数据都要通过公共网来过一遍。部署Wi-Fi的话,整个业务都可以部署在内网、局域网里。从经验来看,业主一定会有大量的?#25509;?#32593;络资源需要访问和被访问。

4.部署时间

5G的部署时间遵循运营商的部署计划,运营商首先考虑的是室外的部署,学校是不是在整个建设的计划?#27573;?#20869;,其实并不能掌握;而Wi-Fi则完全自主,业主能自行掌握计划。

5.部署地点

部署的地点,运营商从收益角度考虑,一般是部署在人流密集的地方?#25442;?#26377;有一些比较偏僻的场所,?#28909;?#35828;实验室、科研基地等,人不多但是很重要,运营商就不见得会部署。学校里也有这样的地方,4G的信号覆盖不到。Wi-Fi 6完全可以去?#32422;?#25353;?#25307;?#35201;来部署。

6.终端支持

从终端的支持来看,手机应用4G已经完全普及。5G预计判断到2020至2024年才会慢慢普及。而PC和Pad对运营商的支持要慢更多。?#28909;紓?#29616;在内置4G功能的?#22987;?#26412;电脑仍然不超过20%;而智能办公,?#28909;?#26234;能投屏的大屏、一些语音智能办公设备,目前也看不到支持4G或者5G。Wi-Fi在这几类产品上才是标配。未来两到三年,Wi-Fi 6一定会变成这类设备的主流。

基于场景实现5G和Wi-Fi6联合部署

从覆盖性能和建设管理综合对比我?#24378;?#20197;?#36152;?G和Wi-Fi6有不同的适用场景:5G的场景以室外为主,考虑的是广覆盖、连续性和可移动性;Wi-Fi 6的场景以室内为主,考虑的是近距离、高密度覆盖、和高性能。

具体的根据不同场景需求,5G和Wi-Fi6可以采取如下联合部署策略

城市监控、智慧工厂、车联网、智慧交通:主要为城域和室外?#27573;В?#22823;量物联网终端接入、专用CPE接入,覆盖以5G为主;
开放空间访问互联网:用户主要以手机终端接入,访?#35270;?#20048;内容位置,因此覆盖以5G为主,Wi-Fi为辅;
大型会议报告厅、教室?#28909;?#32676;密集、流量密集场景:高并发、高带宽的教学环?#24120;?#20363;如30人的教室进行VR教学,每路VR带宽超过30M,一个教室流量超过1G,这种场合5G覆盖仍然存在压力,而且建设成本高,可以WiFi为主,5G为辅;
科研教学,办公场景:办公终端短期内很难做到内置5G网卡,因此,办公环境仍将以WiFi为主,5G为辅;

5G和WiFi6哪个更适合,这是特定场景下不同的需求,和两种技术自身所具有的特性决定的。因此,在即将到来的5G时代,WiFi6不会被替代或消亡。在即将到来的5G时代,无线园区网络建设应当结合场景模?#20572;?#23454;现5G移动通信网和Wi-Fi6网络的“连接融合、联合部署”。

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