Wi-Fi 6和5G，將要給高校的無線網絡建設帶來什么變化?5G時代，高教的無線網絡，該怎么來建設?

本文主要闡述在3G、4G乃至即將到來的5G時代，針對高校網絡建設，銳捷如何通過移動通信網和Wi-Fi網絡實現“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，剖析其技術背后的需求設計;下篇通過分析高校中典型的場景模型，給出網絡建設的建議。

今天為您呈現的是上篇。

1、無線協議的三國江湖

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(城市級網絡)、無線局域網(樓宇級網絡)和無線個域網(房間級網絡)。

▲ 無線協議的三國江湖

移動通信

移動通信，從90年代CSM開始到2G、3G、4G以及5G 發展下來，就是運營商在城市里，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

無線局域網最成功的技術就是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

無線個域網成功的一項技術叫藍牙，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、鼠標鍵盤等個人應用上，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

基于這三種技術的終端，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于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，這里提取幾個關鍵特性。見上圖，分別是eMBB(具備超大帶寬的網絡)、mMTC(超大連接的物聯網)和uRLLC(高可靠低時延的網絡)。5G 這兩年非常熱，現在也變成國家的一個戰略。其實，5G并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。它采用的一些關鍵技術，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真正革命性的地方并不在于它的帶寬變高、上網更更快。真正的革命性的技術在于下面兩個，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，它可以支持百萬級的物聯網終端連接，針對全球網、全國網、城市網絡類的，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，高可靠低時延網絡，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絡上，才能滿足各種瞬息萬變的路況和突發情況，并能作到實時響應;還包括，生產車間的實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絡來承載。

5G是國家戰略

所以，5G是一個國家戰略，要一直推廣，這并不僅僅是讓老百姓更快上網;而是，超大連接的網絡以及超低時延的網絡，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里陸續進行性能測試，為正式商用做準備。而后面的兩個網絡標準，則會在2020后完成。

從終端看

預測到2020年，共用上網的5G網絡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，基于5G網絡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手機可能只會占到差不多20%，主要在一些高端手機上，而2022年之后，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網絡。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，而且工信部會發布牌照，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年以后，到時候會采用室內小基站，作為5G的室內覆蓋方案。

這就是整個5G產業鏈和5G網絡部署的節奏，可以看出，5G網絡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，覆蓋范圍更小，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，這里指的是極限帶寬。到Wi-Fi 6之后，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，更大地提升并發帶寬和系統容量。

BSS-Color(空間復用技術)，解決高密場景下多AP部署時，AP和AP之間如何減少干擾、達到更優信道空間復用率的問題，從而提升整個網絡帶寬。

智能節電方案TWT(目標喚醒時間)，這個技術用于各種物聯網終端。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出貨量會占到20%，在中高端的客戶場景，會變成主流選擇。而高教也是Wi-Fi 6最主要的行業客戶之一。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，出貨量會占到50%以上，而且會成為基礎網絡建設的標準。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

一般對于新通信標準的應用，手機會最早發布。2019年2月，三星在全球發布了一款Wi-Fi 6手機。小米也在2月底發布了小米9，搭載了Wi-Fi 6的芯片。2019年9月，蘋果發布的新iPhone，一定會搭載Wi-Fi 6。2019年，主流的芯片廠商都會推出Wi-Fi 6的手機芯片組，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采用了1024QAM的調制方式以及最高160MHz的單載波頻寬。可以看出，Wi-Fi 6采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考慮大范圍的距離，Wi-Fi則主要考慮10m-20m的覆蓋范圍。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采用的是基站來總負責協調，用基站的核心網絡，去指揮大量的終端。而Wi-Fi 6則采用了協調+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，大量的競爭沖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，最大可能的減少沖突。

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最高可以支持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。典型的室內單臺設備類型，5G的吞吐會在1.5G到2G，不可能都使用那么大的天線。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、覆蓋范圍

再看單設備的覆蓋范圍，5G 的一個室外基站的覆蓋是公里級，在室內一般會采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范圍在五千到一萬平米，差不多一層到兩層樓的范圍。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，它的覆蓋范圍差不多是500-1000平米。在室內，Wi-Fi和5G的單小區覆蓋范圍差不多差十倍。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并不多，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，其優點在于高密度下的高帶寬。Wi-Fi的另外一個優勢是省電。用4G訪問網絡，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的劣勢在于需要認證，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那么連續。

從建設和管理上的綜合對比

▲ 建設和管理的綜合對比

1、網絡管控

從網絡建設的管理權來看，5G的建設和管理權都是運營商負責和主導，業主(高校)只能有使用權。而Wi-Fi則是私有網絡，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網絡是業主的業務導向，有什么業務，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云端，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，所有的數據都要通過公共網來過一遍。部署Wi-Fi的話，整個業務都可以部署在內網、局域網里。從經驗來看，業主一定會有大量的私有網絡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范圍內，其實并不能掌握;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。學校里也有這樣的地方，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、終端支持

從終端的支持來看，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對運營商的支持要慢更多。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，目前也看不到支持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，至于具體如何基于5G與Wi-Fi 6技術在校園場景中建設網絡，且聽下回分解。