共存、競爭還是融合：5G和Wi-Fi 6該如何相處？

Wi-Fi是一種無線局域網(wǎng)（LAN）技術(shù)，主要用于室內(nèi)，例如家庭或工作場所。運(yùn)營商使用的蜂窩網(wǎng)絡(luò)則是一種在室內(nèi)和室外均可使用的廣域網(wǎng)（WAN）。在業(yè)界，圍繞Wi-Fi和蜂窩網(wǎng)絡(luò)融合的爭論始終存在。隨著新一代無線技術(shù)Wi-Fi 6和5G的引入，再次引發(fā)了新一輪的辯論——二者是融合、共存還是競爭？

多年來，Wi-Fi 6與5G這兩種不同類型的無線技術(shù)一直是共存的，Wi-Fi和蜂窩網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)越來越多地交織在一起。行業(yè)機(jī)構(gòu)包括Wi-Fi聯(lián)盟、IEEE、無線寬帶聯(lián)盟（WBA）、下一代移動網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟（NGMN）和3GPP也加入了這場討論，從標(biāo)準(zhǔn)制定到潛在應(yīng)用，多方均致力于以實現(xiàn)5G和Wi-Fi之間的互動和融合為主攻方向。

Wi-Fi 6和5G

兩種相生相伴的無線技術(shù)

Wi-Fi的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)是IEEE 802.11的變體，有IEEE 802.11a、802.11b、801.11g等不同版本。工作頻段為為2.4 GHz或5 GHz，其中2.4GHz頻段支持IEEE 802.11b/g/n/ax標(biāo)準(zhǔn)，5GHz頻段支持IEEE 802.11a/n/ac/ax標(biāo)準(zhǔn)。Wi-Fi 6是Wi-Fi聯(lián)盟對IEEE 802.11局域網(wǎng)設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn)系列中IEEE 802.11ax標(biāo)準(zhǔn)的行業(yè)命名。有限的安全性、可擴(kuò)展性和效率一直是傳統(tǒng)Wi-Fi技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)。基于IEEE 802.11ax標(biāo)準(zhǔn)的Wi-Fi 6其效率和性能顯著增強(qiáng)，它能提供4倍的高容量和75%的低延遲，速度幾乎是前代Wi-Fi 5.2的3倍。

隨著互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量的不斷增加，Wi-Fi 6正在獲得足夠的市場吸引力。根據(jù)Markets and Markets發(fā)布的最新研究報告“2027年Wi-Fi 6市場全球預(yù)測”，全球Wi-Fi 6市場規(guī)模預(yù)計將從2022年的115億美元增長到2027年的262億美元，復(fù)合年增長率（CAGR）達(dá)到17.9%，其中易部署性是Wi-Fi 6領(lǐng)先的重要原因之一。如果企業(yè)只是將現(xiàn)有的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)升級到Wi-Fi 6，成本方面也不會有大幅度的增加，因為Wi-Fi 6完全做到了后向兼容，原有的前代Wi-Fi設(shè)備不必淘汰，仍可留用。

5G是蜂窩網(wǎng)絡(luò)的第五代技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，于2018年由3GPP第15版推出，移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商于2019年開始商業(yè)化部署，5G被認(rèn)為是對4G和LTE的重大升級。5G網(wǎng)絡(luò)可提供比4G/LTE高50倍的速度、10倍的延遲和1,000倍的容量。其改進(jìn)的性能，如提高的速度、覆蓋范圍、可靠性和安全性，有望在廣泛的行業(yè)中啟用大量新應(yīng)用。相比Wi-Fi 6，5G的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在服務(wù)延遲、移動漫游和戶外覆蓋等方面。缺點(diǎn)是在室內(nèi)部署5G網(wǎng)絡(luò)的成本較高，并且存在終端兼容性差的問題。

Wi-Fi 6和5G分別代表了未授權(quán)和授權(quán)頻譜中的最新新興無線標(biāo)準(zhǔn)，多年來，Wi-Fi和蜂窩通信技術(shù)都取得了長足的進(jìn)步，并基本保持了平行發(fā)展的態(tài)勢。這兩種技術(shù)都不能單獨(dú)服務(wù)于全方位的企業(yè)服務(wù)和應(yīng)用程序。也可以說，蜂窩和Wi-Fi間接地推動了彼此的發(fā)展。隨著用戶越來越依賴家中或辦公室的高速Wi-Fi連接，這推動了對蜂窩網(wǎng)絡(luò)上相同連接質(zhì)量的需求。同樣，蜂窩連接無處不在的特性也引發(fā)了對Wi-Fi的類似期望，因此越來越重視開放漫游等功能的開發(fā)。

圖1：20多年來，在技術(shù)上，Wi-Fi和蜂窩技術(shù)

遵循著平行發(fā)展的路徑（圖源：維基百科）

如果一定要在Wi-Fi 6和5G之間做些比較，從應(yīng)用角度看，在頻譜、終端生態(tài)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)成本、易于部署、靈活性和管理要求等方面，Wi-Fi 6要優(yōu)于5G。Wi-Fi 6的不足也很明顯，在大規(guī)模室外覆蓋場景中表現(xiàn)不佳，無法滿足超低延遲要求（<10 ms）。

5G和Wi-Fi6

融合還是競爭？

隨著5G在媒體和廣告上的大量投入，人們可能會認(rèn)為企業(yè)中的下一代無線網(wǎng)絡(luò)將幾乎完全圍繞5G展開，Wi-Fi 6充其量只能起到支持作用。事實真的這樣嗎？在德勤（Deloitte）對來自9個國家的437名網(wǎng)絡(luò)高管進(jìn)行的2021全球先進(jìn)無線技術(shù)調(diào)查（Global Advanced Wireless Survey）中所揭示的結(jié)果并非如此。受訪者中，有45%的企業(yè)同時在測試或部署Wi-Fi 6和5G，以便實現(xiàn)其先進(jìn)的無線網(wǎng)絡(luò)部署。幾乎所有的受訪者（98%）都預(yù)計他們的組織會在三年內(nèi)使用這兩種技術(shù)。未來三年，企業(yè)在無線網(wǎng)絡(luò)上的支出有48%將用于Wi-Fi，52%用于蜂窩技術(shù)。

Wi-Fi 6和5G有一些功能很相似，比如它們都可以實現(xiàn)千兆速度和低延遲。但兩者的差異也很明顯，主要是在覆蓋范圍、移動性支持和成本等方面。

由于部署、維護(hù)和擴(kuò)展成本較低，尤其是在接入點(diǎn)需要為更多用戶服務(wù)的情況下，因此，Wi-Fi技術(shù)非常適用于更小、更便宜的局域網(wǎng)，并成為家庭和商業(yè)環(huán)境中的主導(dǎo)技術(shù)。我們常用的PC、平板電腦、智能手機(jī)、流媒體設(shè)備、電視機(jī)和打印機(jī)，這些設(shè)備幾乎全靠Wi-Fi技術(shù)連接到網(wǎng)絡(luò)。

而5G等蜂窩網(wǎng)絡(luò)主要用于室內(nèi)和室外廣域網(wǎng)，跨大地理區(qū)域移動的設(shè)備，除了智能手機(jī)，現(xiàn)在的5G還在互聯(lián)汽車、智能城市，甚至大型制造業(yè)務(wù)中開始規(guī)模部署?？紤]到運(yùn)營蜂窩網(wǎng)絡(luò)的豐富經(jīng)驗，網(wǎng)絡(luò)提供商可以提供關(guān)鍵功能，如網(wǎng)絡(luò)安全、隱私等，對于一些任務(wù)關(guān)鍵型服務(wù)，例如那些需要免受設(shè)備干擾的服務(wù)，5G具有明顯的優(yōu)勢。

隨著Wi-Fi 6和5G的更好集成，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商也開始著手引導(dǎo)和優(yōu)化這兩種網(wǎng)絡(luò)的流量，例如，將更多的流量轉(zhuǎn)移到Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)從而減少蜂窩網(wǎng)絡(luò)的擁塞。作為5G在先進(jìn)無線解決方案中的重要合作伙伴，Wi-Fi 6將在企業(yè)通過下一代無線連接追求利益最大化方面發(fā)揮重要的作用。從優(yōu)勢互補(bǔ)的角度出發(fā)，我們看到的應(yīng)用場景大多是5G和Wi-Fi6這兩種技術(shù)的混合使用。 

據(jù)IDC稱，到2025年，全球每秒將連接超過15.2萬臺物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備。Wi-Fi 6和5G的出現(xiàn)為任務(wù)關(guān)鍵型IoT設(shè)備的可靠連接提供了保障。

在零售業(yè)務(wù)中

分析收集的數(shù)據(jù)（購買歷史、庫存趨勢和落腳點(diǎn)等），預(yù)測應(yīng)該在哪里展示什么產(chǎn)品、每個產(chǎn)品的數(shù)量以及如何開發(fā)產(chǎn)品，這些決策都將變得輕而易舉。

在制造業(yè)中

5G和Wi-Fi 6組成的先進(jìn)無線網(wǎng)絡(luò)在連接機(jī)器和設(shè)備以推動智能工廠解決方案方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

在醫(yī)療保健上

隨著5G和Wi-Fi 6的協(xié)同工作，醫(yī)療保健部門可以引入遠(yuǎn)程手術(shù)和遠(yuǎn)程診斷。

在供應(yīng)鏈和物流上

5G和Wi-Fi 6的推出真正改變了與終端消費(fèi)者之間存在的最后一公里互動問題。

在車聯(lián)網(wǎng)中

連接的汽車可以為用戶的設(shè)備提供車載Wi-Fi，而汽車本身連接到5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)。

通常，5G可能會在公眾通信中占據(jù)最大份額，但Wi-Fi 6設(shè)備的銷量正在悄悄地大幅上漲。據(jù)德勤（Deloitte）預(yù)測，2022年，Wi-Fi 6設(shè)備的出貨量將超過5G設(shè)備，至少達(dá)到25億部，而5G設(shè)備的出貨量約為15億部。智能手機(jī)、平板電腦和PC這些是最常用的配備Wi-Fi 6的設(shè)備，現(xiàn)在Wi-Fi 6正在大規(guī)模用于包括無線攝像機(jī)、智能家居設(shè)備、游戲控制臺、可穿戴設(shè)備和AR/VR耳機(jī)等設(shè)備。

采用Wi-Fi 6和5G被視為一項戰(zhàn)略要求，將為企業(yè)帶來一個新的無線接入時代。隨著Wi-Fi6與5G的融合，企業(yè)可以在任何地方開展業(yè)務(wù)，同時保持員工的高效工作和最佳的用戶體驗。2021年，無線寬帶聯(lián)盟（WBA）和下一代移動網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟（NGMN）聯(lián)合發(fā)布了一份報告，該報告強(qiáng)調(diào)了Wi-Fi6與5G融合的優(yōu)點(diǎn)，指出了許多用例和垂直領(lǐng)域可以從這兩種技術(shù)之間更緊密的融合中受益。此外，3GPP越來越多地尋求在每個新版本中加入一些標(biāo)準(zhǔn)以實現(xiàn)Wi-Fi和蜂窩網(wǎng)絡(luò)之間的融合。同樣，由Wi-Fi聯(lián)盟贊助的IEEE多年來也一直在討論實現(xiàn)Wi-Fi 6和5G融合的潛在途徑?，F(xiàn)在，全球83%的服務(wù)提供商、設(shè)備制造商和企業(yè)將在2022年底之前部署或計劃部署Wi-Fi 6/6E，這是WBA最新跨行業(yè)調(diào)查的一個關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)。

Wi-Fi6的最新進(jìn)展

2020年4月，聯(lián)邦通信委員會（FCC）一致投票決定將6GHz頻段開放給未經(jīng)許可的用戶。Wi-Fi聯(lián)盟將在6GHZ或以上運(yùn)行的IEEE 802.11ax版本命名為Wi-Fi 6E。Wi-Fi 6E能提供低延遲和更快的數(shù)據(jù)速率，并提供高帶寬應(yīng)用所必需的多達(dá)7個160MHz信道，它極大地擴(kuò)展了Wi-Fi 6的可用頻譜，解決了需要數(shù)十億字節(jié)速度的應(yīng)用中數(shù)據(jù)傳輸問題，如物聯(lián)網(wǎng)、統(tǒng)一通信、云計算、AR和VR等。

雖然Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E是相同的技術(shù)，但它們的頻譜是不同的。Wi-Fi 6E的頻段位于6GHz，有助于擴(kuò)展Wi-Fi 6的功能和效率。在兼容性上，Wi-Fi 6E接入點(diǎn)支持后向兼容，這意味著現(xiàn)有的Wi-Fi設(shè)備仍可繼續(xù)使用。在出貨量上，2021年，超過50%的Wi-Fi產(chǎn)品發(fā)貨是Wi-Fi 6。IDC預(yù)測，到2025年，Wi-Fi 6產(chǎn)品的出貨量將達(dá)到52億，其中41%將是Wi-Fi 6E。

隨著智能手機(jī)在全球范圍內(nèi)的日益普及，Wi-Fi技術(shù)的使用量也在增加。此外，世界各國政府正在建設(shè)具有公共Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的智能城市，以幫助教育和醫(yī)療等多種服務(wù)行業(yè)。這些因素增加了家庭、辦公室和公共場所的Wi-Fi使用量，增加了Wi-Fi芯片組的銷售。

來自Wi-Fi聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，2022年，Wi-Fi用戶將需要更高效、可靠和安全的連接，預(yù)計將有近180億臺Wi-Fi設(shè)備投入使用。根據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（Organizationfor Economic Co-operation and Development）的調(diào)查，到2025年，全球擁有電腦的家庭數(shù)量預(yù)計將增至12.6247億。計算機(jī)使用量的大幅增加為Wi-Fi芯片帶來了市場機(jī)會。

Mordor intelligence的預(yù)測表明，2022年至2027年期間，全球Wi-Fi芯片組市場的復(fù)合年增長率將達(dá)到4.4%。市場上支持Wi-Fi 6的芯片產(chǎn)品也越來越多

Qorvo QPF7552是為Wi-Fi 6系統(tǒng)設(shè)計的集成大功率前端模塊（iFEM）。該iFEM集成了bandBoost技術(shù)，可為需要在5GHz頻帶內(nèi)同時在兩個無線電中同時工作的Wi-Fi三頻帶應(yīng)用創(chuàng)建易于使用且極為緊湊的解決方案。集成的bandBoost技術(shù)將UNII1-2a中的頻帶功率降至適合在同一個電路板上使用的水平。Qorvo QPF7552在單個器件中集成了5GHz功率放大器（PA）、BandBoost BAW濾波器、單刀雙擲開關(guān)（SP2T）以及旁路低噪聲放大器（LNA），集成度高，外形小巧。

圖2：為Wi-Fi 6系統(tǒng)設(shè)計的集成大功率前端模塊

QPF7552功能框圖（圖源：Qorvo）

NXP IW612是業(yè)界首個支持Wi-Fi 6、Bluetooth 5.2和802.15.4的單片式三頻無線電系列，可實現(xiàn)同時發(fā)送和接收，為智能解決方案帶來更高性能。在需要使用集成Wi-Fi 6無線電將Thread或藍(lán)牙設(shè)備連接到云的智能家居中，IW612也非常適合邊界路由器、橋接器和網(wǎng)關(guān)應(yīng)用。

圖3：NXP IW612單天線應(yīng)用原理圖

（圖源：NXP）

聯(lián)發(fā)科最新推出的Filogic連接芯片組Filogic 830 Wi-Fi 6/6E SoC將多種功能整合到緊湊的超低功耗12nm SoC中，允許客戶為路由器、接入點(diǎn)和網(wǎng)狀系統(tǒng)設(shè)計不同的解決方案。SoC集成了四個Arm Cortex-A53處理器，每核運(yùn)行頻率高達(dá)2GHz，處理能力高達(dá)18000 DMIPs，雙4×4 Wi-Fi 6/6E，連接速度高達(dá)6Gbps，兩個2.5千兆以太網(wǎng)接口和一系列外圍接口。Filogic 830的內(nèi)置硬件加速引擎用于Wi-Fi卸載和聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)更快、更可靠的連接。此外，該芯片組還支持聯(lián)發(fā)科FastPath低延遲應(yīng)用技術(shù)，如游戲和增強(qiáng)現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實。

專用5G

能取代Wi-Fi 6 / 6E嗎？

在有關(guān)Wi-Fi 6和5G的討論中，有這樣一個詞匯出鏡率很高，那就是專用5G（Private 5G）。顧名思義，專用5G一定與5G相關(guān)，自5G推出后，3GPP第16版為專用網(wǎng)絡(luò)又引入了5G新無線（NR）和5G核心的增強(qiáng)功能。根據(jù)3GPP TS 22.261，以下是專用5G網(wǎng)絡(luò)的定義：

●   私人通信：屬于受限UE集的兩個或多個UE之間的通信。

●   專用網(wǎng)絡(luò)：不與公用網(wǎng)絡(luò)交互的隔離網(wǎng)絡(luò)部署。

●   專用切片：專用網(wǎng)絡(luò)切片部署，僅供特定第三方使用。

專用5G是一種安全且有彈性的下一代無線專用網(wǎng)絡(luò)，它專為在安全和專用網(wǎng)絡(luò)上要求超高帶寬、速度、可靠性和超低延遲的定制企業(yè)用例而設(shè)計。由于專用5G網(wǎng)絡(luò)由小蜂窩組成，因此能提供更好的覆蓋范圍。在大多數(shù)情況下，專用5G運(yùn)行在非授權(quán)許可的頻譜上，例如美國的CBRS頻譜。然而，提供專用5G網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)的運(yùn)營商可以在其專用5G部署中使用其他可用頻譜來優(yōu)化其網(wǎng)絡(luò)。在應(yīng)用上，專用5G最初主要用于關(guān)鍵通信，如工廠自動化或跨機(jī)場或配送中心等大型場所的運(yùn)營通信。

與Wi-Fi 6/6E相比，專用5G在頻譜擁有模式、部署模式和業(yè)務(wù)運(yùn)營支持功能方面類似。為此，行業(yè)內(nèi)就存在著這樣一個說法——專用5G將取代Wi-Fi 6 / 6E。理由是：專用5G與公共5G網(wǎng)絡(luò)具有相同的優(yōu)勢，如高吞吐量、巨大容量、低延遲和固有的安全性，因此，在應(yīng)用上專用5G具有遠(yuǎn)超Wi-Fi 6 / 6E的優(yōu)勢。

在實踐中技術(shù)專家們發(fā)現(xiàn)事實并非如此。專用5G不僅不會成為Wi-Fi6/6E的全面替代品，而且Wi-Fi 6 / 6E仍將是低成本網(wǎng)絡(luò)部署的上佳接入選擇。首先，低廉的Wi-Fi 6網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安裝和維護(hù)費(fèi)用是5G或?qū)Ｓ?G根本無法達(dá)到的。其次，為了實現(xiàn)更廣泛的網(wǎng)絡(luò)接入，Wi-Fi6/6E已經(jīng)建立并具有更大的容量，其傳輸速度堪比有線。

結(jié)語

Wi-Fi 6對企業(yè)的好處是顯而易見的，它可以幫助企業(yè)快速建立自己的網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)服務(wù)變化構(gòu)建這些網(wǎng)絡(luò)，滿足企業(yè)的定制需求。例如，企業(yè)建立辦公網(wǎng)絡(luò)，學(xué)校建立學(xué)生網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)絡(luò)。除了傳統(tǒng)的Wi-Fi場景外，Wi-Fi 6還適用于企業(yè)VR/AR/4K應(yīng)用、倉儲和物流AGV以及超市和工廠的資產(chǎn)管理。

5G專注于公共網(wǎng)絡(luò)，部署在具有高漫游和延遲要求的場景或終端中，例如自動駕駛汽車、無人機(jī)、室外個人網(wǎng)絡(luò)接入和具有超低延遲要求（小于10ms）的工廠。

Wi-Fi 6和5G是兩種互為補(bǔ)充的不同技術(shù)。每種技術(shù)都能滿足特定的業(yè)務(wù)需求或條件。擁有大型戶外業(yè)務(wù)的公司可能會考慮5G以滿足其無線網(wǎng)絡(luò)需求。中小型企業(yè)的無線需求可以選擇經(jīng)濟(jì)高效的Wi-Fi 6解決方案。具有室內(nèi)操作或確定接入點(diǎn)的組織可以為其支持6 GHz的設(shè)備而選擇使用Wi-Fi 6E。Wi-Fi6/6E和5G網(wǎng)絡(luò)之間的互操作性為用戶的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了無縫連接，并共同推動著網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新的成功。

隨著Wi-Fi 6/6E和5G的發(fā)展，它們各自的應(yīng)用領(lǐng)域一定會有重疊。盡管存在著這種重疊，但這兩種技術(shù)仍將保持互補(bǔ)的關(guān)系，兩者誰都無法替代對方。正是這種融合、共存、互補(bǔ)的關(guān)系，間接地推動了彼此的發(fā)展。