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网络数据之未来 5G与WiFi斗的难舍难分

2019-05-20 16:05:00

随着技术的发展，5G时代越发临近，在刚刚结束的MWC 2019上，GSMA发布的《2019移动经济》报告预测，到2019年年底，至少有18个国家将拥有商用5G网络。那么，随着5G的到来，WiFi是否还有未来？5G的万物互联是否会终结WiFi的局域畅享？未来的网络数据之王是5G还是WiFi？

5G是为了使公众网内移动数据传输得以广泛应用，而WiFi则是为了特定的领域提供无线信号传输。值得注意的是，XG信号传输属于有偿服务，而WiFi信号传输在特定条件下，用户是无偿使用的。

关于WiFi

无线标准从801．11a＆b发展到今天的802．11ac（Wave 1＆ Wave 2）已经20年了，网络吞吐量从54Mb／s提高到6．8Gb／s（见表1）。

网络数据之未来 5G与WiFi斗的难舍难分

表1WiFi发展历程

从图1不难看出，随着服务终端的不断增加，对网络容量和网络传输速度都有了更高的要求。千兆级的无线网络传输技术呼之欲出。那么，如何使它的性能充分发挥？合理的布线系统将必不可缺。

图1 802．11网络发展时间线

基础设备原本使用的CAT5E或者CAT6类布线系统已然不能满足需求，尤其是当线缆成捆的安装或者超过一定的长度，线外串扰影响了信号的强弱以及传输，这时就无法支持新的无线传输速率以及带宽。并且按照最新的PoE标准，网络传输速率可以支持更高的功率，相应的，对线缆的负载也提出了更高的要求。

针对这一问题，Nexans经过研发，提出了LANmark－6A F／UTP或者F／FTP 系列解决方案，一方面可以支持最高10GBase－T的网络吞吐量；另一方面，其500MHz的带宽可以满足下一代无线传输的需要。

值得一提的是，LANmark－6A F／UTP或者F／FTP屏蔽布线系统解决方案不仅可以满足带宽的需要，而且还可以解决线外串扰所带来的问题，并能有效解决因为PoE、PoE＋以及PoE＋＋在传输过程产生的散热问题。

此外，还有Nexans的LANmark－7A，其性能更优于CAT6A，可以满足所有无线接入点的高速需求，各方面的技术也更具兼容性。

完善的布线系统为新一代wifi技术的发展奠定了坚实的基础。802．11ax、802．11az、802．11ad应运而生。据悉，802．11ax预计将于2019年上半年完成部署， 2020年正式批准发布。

802．11ax具有很多优势：其网络吞吐量是801．11ac标准的4倍；能同时为多客户端提供服务；同时向单个客户端提供流量等。

802．11az具有三角测量功能，精度在0．1米到1米之间，落地精度达到99％。

802．11ad将成为第一个真正的千兆WiFi，它将使用60GHz的频段，目标是短距离网络吞吐量高达4．6Gbps，为许多同步设备提供更好的服务、更高的速度和更短的延迟。

需要说明，802．11ad与802．11 a ／ b ／ g ／ n ／ ac不兼容，但在办公室中具有典型用途，可以消除大量有线连接。但同时，它需要能够支持10GBase－T的有线数据电缆，比如Nexans的LANmark－6A数据电缆，以便在AP和信号源之间进行高速的网络传输。

关于5G

说起5G，大家的第一反应是很好很强大，它被认为是一种可与蒸汽机、电力、互联网等相媲美的革命性技术，会彻底改变人们的生活方式。但是，我们也应当看到该技术存在的局限性，最主要的就是其高昂的成本，无论是大量硬件的支撑还是基站的布建，花费巨大将是不争的事实。

国际标准化组织3GPP定义了5G的三大场景。其中，eMBB指3D／超高清视频等大流量移动宽带业务，mMTC指大规模物联网业务，URLLC指如无人驾驶、工业自动化等需要低时延、高可靠连接的业务。

如此我们不难看出，从1G到4G，移动通信的核心是人与人之间的通信，个人的通信是移动通信的核心业务。但是5G的通信不仅仅是人的通信，而且是物联网、工业自动化、无人驾驶等业务被引入，通信从人与人之间通信，开始转向人与物的通信，直至机器与机器之间的通信。

5G技术的细节有：

基于蜂窝技术的第5代无线系统

能够处理／传输巨大的数据容量

支持宽带使用

更高的客户密度

支持高密度环境（大型机器到机器数据）

5G演进的同时，LTE本身也还在不断进化（比如最近实现的千兆级4G＋），5G不可避免地要利用目前用在4G LTE上的先进技术，如载波聚合、MIMO、非共享频谱等。

大规模MIMO：从2×2提高到了目前4×4 MIMO。更多的天线也意味着占用更多的空间，要在空间有限的设备中容纳进更多天线显然不现实，只能在基站端叠加更多MIMO。从目前的理论来看，5G NR 可以在基站端使用最多256根天线，而通过天线的二维排布，可以实现3D波束成型，从而提高信道容量和覆盖。

毫米波：全新5G技术正首次将频率大于24GHz以上频段（通常称为毫米波）应用于移动宽带通信。大量可用的高频段频谱可提供极致数据传输速度和容量，这将重塑移动体验。但毫米波的利用并非易事，使用毫米波频段传输更容易造成路径受阻与损耗（信号衍射能力有限）。通常情况下，毫米波频段传输的信号甚至无法穿透墙体，此外，它还面临着波形和能量消耗等问题。

频谱共享：用共享频谱和非授权频谱，可将5G扩展到多个维度，实现更大容量、使用更多频谱、支持新的部署场景。这不仅将使拥有授权频谱的移动运营商受益，而且会为没有授权频谱的厂商创造机会，如有线运营商、企业和物联网垂直行业，使他们能够充分利用5G NR技术。5G NR原生地支持所有频谱类型，并通过前向兼容灵活地利用全新的频谱共享模式。

先进的信道编码设计：目前LTE网络的编码还不足以应对未来的数据传输需求，因此迫切需要一种更高效的信道编码设计，以提高数据传输速率，并利用更大的编码信息块契合移动宽带流量配置，同时，还要继续提高现有信道编码技术（如LTE Turbo）的性能极限。 LDPC的传输效率远超LTE Turbo，且易平行化的解码设计，能以低复杂度和低时延，扩展达到更高的传输速率。

5G网络是一个超复杂的网络，在2G时代，几万个基站就可以做全国的网络覆盖，但是到了4G中国的网络超过500万个。而5G需要做到每平方公里支持100万个设备，这个网络必须非常密集，需要大量的小基站来进行支撑。同样一个网络中，不同的终端需要不同的速率、功耗，也会使用不同的频率，对于QoS的要求也不同。这样的情况下，网络很容易造成相互之间的干扰。5G网络需要采用一系列措施来保障系统性能：不同业务在网络中的实现、各种节点间的协调方案、网络的选择以及节能配置方法等。在超密集网络中，密集地部署使得小区边界数量剧增，小区形状也不规则，用户可能会频繁复杂地切换。为了满足移动性需求，这还需要新的切换算法。

毫无疑问，这些问题的背后，都需要有大量的投入来支撑。

关于网络数据的未来

5G是一个复杂的体系，在5G基础上建立的网络，不仅要提升网络速度，同时还提出了更多的要求。未来5G网络中的终端也不仅是手机，而是有汽车、无人驾驶飞机、家电、公共服务设备等多种设备。4G改变生活，5G改变社会。5G将会是社会进步、产业推动、经济发展的重要推进器。

由此可得，5G将是一个长期部署的工作，需要多个阶段和多方配合支持。而目前WiFi为用户提供了非常便宜的带宽，这是5G难以取代的，尤其是WiFi速度的提高和新功能的开发。

WiFi作为成熟的技术，短时间内是不会消失的；而5G作为备受瞩目的新标准则因为成本等系列问题的限制还将经历一段长期的过程。

网络数据之未来，5G？WiFi？且看风起云涌，行业碰撞，技术更迭。

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