5G和Wi-Fi6在数据应用场景的对比研究.docx

引近年来,随着移动pp及数据流量爆发式地增长，人们对“低时延、高带宽、泛联接”的无线网络需求特别巨大“5G和Wi-Fi6技术凭借各自的优势和技术性能，成为当前无线网络接入的关键技术。5G和Wi-Fi6技术代表当前无线网络发展的主要方向，满足用户在摆脱有线束缚的同时，接入嬴带宽、高并发、低时延的网络。15G和Wi-Fi6的技术特征1.1 5G的技术特征5G是继4G之后的新一代移动通信技术，其功能与性能都得到了明显的增强，5G系统定义了灵活的物理层资源配置，引入了大规模MIMOx亳米波、上下行解耦、1.TE-NR双链接等技术，具有更高容量、更强的业务能力，服务范围从4G时代面向个人进一步扩展到万物互联.如图1所示，5G移动通信系统的空口能力设计目标是支持更高的吞吐率增强移动宽带(EnhanCedMobiIeBroadband,WBB),峰值数据速率可达10Gb/s,用户体验带宽可达100Mb/s;密度更大的连接数大规模机器类型通信(MassiveMachineTypeCommunication,1MTC),提升10100倍，达到每平方公里百万个：以及更低的时延和更高的可弊度超高可靠低时延通信(U1.traRe1.iab1.eUw1.atencyCommunication,uK1.1.C),降低510倍，达到毫眇级国1.当前SG系统采用的频段主要分为两个区域：一个是6GHz以卜的(SUb-6GHz),这部分是5G当前的主流应用范围：一个是6GHz以上及更高频率的戛米波频段.现有的234G移动网络基本采用低于3GHz的频段，因此，目前3.5GHz是各国5G网络应用的主流频段“1.2 E-Fi6的技术特征Wi-Fi6作为最新的Wi-Fi标准，相比Hi-Fi5(802.I1.ac)在多项技术指标上有着根本的提升，减少拥塞的同时允许更多设备连接到网络，除了具有更快的传输速率和频谱效率，还提供更离的并发能力、更低的业务时延、更大的橙盖范围、更节能的终端功耗，能较大幅度扩展Wi-Fi网络的应用范围和使用场景。衰1Ii-FieaiMHI1<I2MIMO<¼!k%)M布施4条今*Wi-FiS04%MOIWMO1B34«>0mI20024«4KD182OW如表1所示，与Wi-Fi5标准相比，Wi-F如技术可达9.6Gb/s的超高理论带宽(采用160MHz频宽，8条流情况下)，AP设备的接入容量是Wi-Fi5的4倍，支持更多的终端并发接入，终端功耗节约30%以上。Wi-Fi6使用的频段是免费频段,无需报备.Hi-Fi减段主要采用2.4GHz和5GHz两个段段,其中2.4GHz频段是通用的公开使用无线频段，可用于短距尚无线传输，有83.5NHZ(24002483.5MHZ)的频宽可以使用,除Wi-Fi外，蓝牙、Zigbee,无线USB、微波炉等也使用2.4GHZ频段。1.3 5G与Iri-Fi6共用技术Wi-Fi与移动通信一直是无线连接的两大关键技术，最大限度地提升连接速度及用户的满意度是这两个技术标准的一个共同的目标,因此，两者在技术的演进过程中不断互相借鉴。1.3.1 提高信道利用效率的OFDMA技术正交频分多址技术(Orthogona1.FrequencyDivisionMu1.tip1.eAccess.OFDMA)*OFDM改进而来,首先应用于4G移动网络,后被引用到Wi-Fi6标准中.Wi-Fi6标准采纳了这种技术来提高频谱的利用效率，在多个用户之间共享RiFi信道“以80MHZ的猱宽为例，最多可以分成37个RU(ResourceUnit)资源的元，同时供37个用户并发。5G标准的空口技术也源于OFDN,在子我波及频宽设计上与OI-DMA有类似的地方，如图2所示1.3.2MU-MIMO和MassiveMIMO多用户多人多出(Mu1.ti-UserMu1.tip1.e-InputMu1.tip1.e-Output.MU-MIMO)技术最早用7i-Fi5wave2阶段，但只支持AP到终端的下行传输过程，其AP节点可以同时向多个支持MUf1.vo的客户端发送数据包，有效解决了之前无线P一次只能和一个终湍通信的问题.Wi-Fi6除了沿用MUT1.M()技术外，还新增f支持上行的MU-MIMO.最多支持8X8的天线,WiHMUMIMOWMiwMIMOB2InNO技术大规模天线(MaSSiVeMIMO)技术作为5G系统的大键技术,信号可以通过发射端与接收端的多个天线发送和接收，在不蝌加系统频谱资源和发送功率的情况下，能有效提升5G系统信道容量和信号覆盖范附。其中,室外宏站为了满足更大范用及用户覆蛊，天线的数量可采用64T64R,且支持水平方向垂直方向的波束成型：5G室内有源分布系统的仃源大线单元因考虑空间限制和覆i范困，一般采用4X4MIMo的天线。2典型数据应用场景对比分析2.1 室外覆盖Wi-Fi6室外设备的发射功率一般不超过30dBm,覆盖范圉为500m以内，所以室外Wi-Fi主要用于定范用内的用户接入，尤其是室外高密场景，例如学校操场、步行街等，如图3所示。S3*Vi-Fi6W1.对于大面积的室外温盖，例如景区、城市等，使用5G更合适，室外宏基站在覆盖范围及漫游效果都具有明显优势因此,对于无人驾驶、无人机、智慈城市的IOT（如智搂路灯）等都是5G的主要应用,如图4所示。R45G10HK站Wt2.2 室内高密覆蛊5G系统理论的高密瞪盖是每平方公里1（）0万接入终端，换算成每平方米是1个终端接入。但部分室内人员高密度场景，如学校宿舍（每人至少2个移动终端）、体育场馆看台（每个座位约05m2）,该类场景中单平方米终端数量可能5（；系统难以满足承我要求。Wi-Fi6网络由于其灵活性，可以选择定向天线覆盖特定区域，也可以根据连接用户数来选择而性能RP、三射频RP,通过控制AP的发射功率缩小覆盖范围，可以实现每平方米23个并发终端的连接。2.2.1 VR/AR等高带宽需求场景当前VR/AR/4K/8K等新应用对带宽都具有非常高的需求：VR/AR的带宽要求在100Mb/s以上，4K的带宽要求在50Mb/s以上：5G采用了高频宽的方式提升用户带宽，在Sub-6C卜最大支持100YHZ的频宽，在三Wave卜最大支持400MHZ的频宽（5G室内有源分布系统采用的4T4R天线单元,边缘速率要达到100Mbs,通常要配置100VHZ的频宽（如图5所示的仿真），而且需要部署跟P数量相当的小基站，从而大大增加室内SG程盖的成本.RSSG内分布基妣鼻速率伤其而Wi-Fi6高性能AP设备，在80MHZ频宽下有3个不全段的信道，在终端支持2X2VIMO的情况下其理论喈宽最高可达到1.2Gbps,能有效满足现有YR/AR/4K等各类应用对高带宽的需求。对于VR教育或沉浸式体验，可以通过Wi-Fi6满足接入的需求：但对于时延敏感的远程协助类YR由于通常只有单用户使用，通过5G的方式连接方式效果更佳。2.2.2 工业生产制造随着传感器/AGV/工业AR/机器视觉规模应用兴起，车间级宽带物联无线成为刚需，设备时延敏感网络正在起步。Wi-Fi6网络低时延、大带宽的特点，将其应用场景从室内办公延伸到与工业生产的相关场景。价值场景：，问级/W式产找及AGV控MWi-Fi6大耽&砌延满足规蛾类及历助类应用w9JUira*AMm<*>rk>mHVi"Fi6在曾3E生产造中的应用Wi-Fi6网络以其灵活性及高带宽特性能解决智能生产制造中部分无线接入场景。在工业生.产制造中，还有一些对时延要求非常敏感的应用，例如同步实时协作机器人对时延要求小丁-5ms,这类对于时延要求敏感（如时延小于20ms）的应用，不适合使用Wi-Fi6传输，采用5G网络接入方式更具有优势。2.2.3 室内物联网场景5G网络11MTC场景能有效满足海量物联网设备连接，支持如智然城市的IoT连接.但在室内场景中，无论是工厂的资产管理、商场电子价签还是工业制造的机器人，都会使用不同的I。T传输协议，雄以直接通过5G网络传输。目前大部分厂家的Wi-FiAP里已经集成RFID、Zigbee.BIUQtOOth等功能模块,而且可以通过外置的插卡方式支持更多的物联网协议连接，实现Wi-Fi网络和物联网合二为一，从而节约建设成本.例如，零售行业的电子价签业务，利用AP集成电子价签的基站，电子价签基站管理电子价签ES1.,AP提供Wi-Fi与ES1.统一的上行连接,实现Wi-Fi网络与ES1.网络的合一.2.3 性能对比从技术及网络性能、建网部署及施工、用户使用等多个角度，分析5（；和Wi-Fi6的场景差异性对比如表2所示。表25G和M-Fi60量IyMi对比In标SGW-Fi6校贤(ItiieZVifijft-S)仃优势（今业门1建设）r®x布优势较好隔前1仃优势较一抵时量空口Irfit1.h延时小空U-争,延时火大帝有IittWQoS可砌出以嗔传MAC小传.发力而为Fttu*a.r扰可拄IhKUW1.Ht仅必？女M门尿以而匕ffi<1.依松!AC以IU3结语2G时代，移动网络主要承载语音业务，Wi-Fi主要承载数据业务，二者基本上为互补关系：在4G时代，随着移动互联网的快速发展和VoIP技术的成熟,移动网络和Wi-Fi出现了一定程度的竞争：当前5G和Wi-Fi6技术的主战场不断变化，但不同应用场景下二者存在细分差异。未来，5G新技术的演进会导致Wi-Fi受到一定影响，但Wi-Fi在高私密性（比如家庭室内、商场、办公区域）的应用场景依然有很大的市场.