在許多宣傳渠道的科普中可以了解到5G的技術實現是通過許許多多像路由器一樣的「小盒子」密集覆蓋來達到的,一個小基站只能覆蓋至多500m的範圍,這樣的東西本質上不就和路由器一樣了嗎?

在千兆入戶的今天,至少從家用寬頻角度,電腦用戶一般不難發現帶寬早就不是決定使用感受的瓶頸了,雲端伺服器上行小,用戶的下行帶寬再大也沒用,所以實際上該卡的還是會卡,本來就流暢的也已經不會更流暢了。

所以5G的很多運用前景是否被誇大了?實際上光纖寬頻的超低延遲超大帶寬早就可以做到了?

5G技術能夠超過物理接入的極限速度嗎?

wifi有個問題就是離路由器遠了速度會變慢,5G技術如何解決這一問題呢?

而且從原理上來說小基站的覆蓋範圍肯定不如大基站,人口密度低下的地方基站的覆蓋度或許會非常堪憂?


之前已經有一個提問討論關於5G和WiFi的區別是什麼,5G 和我們現在用的 WiFi 有什麼區別?

然後現在這個問題主體是在問「5G 技術和 WiFi 有什麼本質上的區別?」,關注點更集中於「本質」,筆者按照自己的角度談一下。

Remark:其實5G協議和WiFi協議相比,體量就不是一個級別的,5G要比WiFi包含的範圍要廣很多。目前寫的感覺有點亂,部分內容如果有錯誤的地方,還請見諒。

A. 前言

WiFi和5G如果展開來說的話,那麼區別還是挺多的。不過要說到本質區別的話,筆者覺得是兩點:

  • 設計的目標不同(包含了性能指標和成本)
  • 協議設計的起始點不同,具體體現為如何兼容先前協議

我們知道無線網路協議,實際上都是人來制定的,其與一般的自然科學不同,網路協議並不是單純的追求性能的卓越,而更多的是需要關注到成本,前後兼容性,法律法規以及商業的博弈(比如說技術專利)等等。所以我們關注不同協議的時候,都最好從其最初的出發點來分析,這樣會比較好一些。

從大體上而言,Wi-Fi和5G的技術特徵有很大部分是近似的,說的不好聽一些,實際上WiFi在追著移動通信(4G/5G)的影子向前發展,比如說WiFi 6中的OFDMA技術在4G LTE的時候就被移動通信採用了。但是從技術細節上而言,WiFi和4G/5G還是有很多的本質上的不同,我們首先從設計目標上談談兩者的區別:

B. 設計目標不同

參考《altice Labs - IoT Cellular Networks 》(https://www.alticelabs.com/content/WP-IoT-Cellular-Networks.pdf)

我們知道目前無線網路傳輸中包含了很多的協議,比如說WiFi,4G/5G,Bluetooth,Lora等等,不同的協議其實本身設計初衷就不同。按照上圖所示的劃分,根據覆蓋距離的不同,無線網路可以分成近場網路(Proximity),個域網(WPAN),區域網(WLAN)以及廣域網(WWAN),其中近場大概是10米左右的範圍,包括了NFC,RFID之類的協議,個域網為100米左右的場景,主要為Bluetooth之類的協議,初始是用於一些攜帶設備的連接,無線區域網主要就是Wi-Fi了,那麼目標是在於1000米以內的通信,實際距離還要比這個小,一般也就200米以內,然後就是無線廣域網那麼覆蓋距離要求比較高,要是公里級別的覆蓋面。而且不同協議的設計初衷不同,其面對的成本要求也就不一樣。

故在網路協議設計的初始的時候,具有不同的設計目標,導致其採用的技術手段不一樣。不過隨著協議的不斷發展,從設計目標而言,其差異就越來越小,而且很多協議會針對多個方向並行發展。

如上圖所示(參考:IHS Markit - Connectivity Technology Competition Drivers and Influencers.pdf),我們可以在協議初始的時候,還算是涇渭分明的,但是到了近幾年,不同的網路協議交叉是越來越平凡,比如說基於LTE核心網的NB-IOT技術從M2M/IOT Cellular跨度到LPWA裡面,Bluetooth的最新版本也變成的mesh版本,從而其覆蓋面積也增加了很多,不僅僅是原來的個域網的差別。

那麼5G協議的目標可以分成三個場景:eMBB、URLLC、mMTC。

圖參考華為《5G Network Architecture :A High-Level Perspective》
  • eMBB(Enhanced Mobile Broadband):這一類比較貼近於終端用戶側,也就是大部分人能夠感受到的。在5G時代,用戶的理論峰值速率最高能夠到10Gbps,一般情況下,用戶實際使用速率在1Gbps左右。
  • mMTC(Massive Machine Type Communications):此類是IoT場景,我們說IoT場景的主要對象是感測器,而這些感測器一般都是周期性的反饋信息的,而且周期一般可以比較長,但是感測器的基數是很大的。
  • uRLLC(Ultra-realiable and Low-lantency Communications):這一類主要是對延遲非常敏感的業務,這裡的對延遲敏感是相比傳統的語音業務還要敏感,比如說無人車控制,無人機控制等,若出現大於1ms以上的延遲,導致控制信號沒有傳遞到位,可能就會出現撞車之類的故障,所以這也是5G非常關鍵的場景之一。

最新的WiFi 6協議的需求還是主要關注到無線傳輸方面,而且更多的是技術類的需求,比如說WiFi 6(即802.11ax)最核心的關注還是密集模式下的吞吐量提升至少4倍,而且能耗上相比傳統的802.11要好很多。

參考Aruba - 802.11ax白皮書

從需求上而言,5G的需求要比WiFi協議的需求多很多。

通過本節我們可以認知到,每一個無線協議初始時根據其不同的應用場景,進行了涇渭分明的設計。但是不同協議在往後發展中,相似點會越來越多,其設計出發點還是根據市場主流需求而言的,但是每個協議必然還會存在差異,這點是由協議的發展導致的兼容性問題所帶來。

C. 設計的起點不同 (即如何兼容先前協議)

我們前面討論5G和WiFi協議的設計需求,而且也說明了協議是不斷演進的。但是不同協議間還是存在很多差異,其中最主要的就是兼容機制的設計。

5G協議族的兼容主要在終端和基站的關聯層面,在無線接入過程中,由於5G有獨立頻段,所以無線接入層面可以避免不同協議版本間的衝突。5G採用自上而下的總體架構。所謂自上而下主要是說其是一個系統級別的設計,首先分析設計目標,然後分模塊實現功能,最後構造出一個完整的系統。我們說移動通信協議能夠採用自上而下的總體架構主要是源自於其頻帶劃分,每一代移動通信協議實際上都有其授權的頻段,通過這樣的方法,可以有效減少協議不同協議族間的交互問題,比如說2G,3G,4G間的交互問題,也就是說在無線側,也就是無線資源這一個平面,2G設備不需要跟3G和4G設備競爭。所以在移動通信協議中,所討論兼容性主要是骨幹側部分。

5G的兼容有兩部分組成,一部分就是終端晶元,同時可以支持3G/4G/5G,這個晶元支持實際上是通過多個基帶執行的,這個多基帶技術直到現在在WiFi中才被引入,即RSDB技術。另外一方面,其兼容可以體現在其NSA和SA的接入模式上,如下圖所示:

參考NI的《3GPP Release 15 概況》

WiFi的兼容機制主要體現在無線接入過程:802.11採用自下而上的總體結構。在持續演進的協議版本中,每一個新的版本在無線側都需要考慮到對之前版本的兼容性,比如802.11g,802.11n,802.11ac以及802.11ax的相關設計中,最主要的原因是802.11協議都是工作在相同的頻段下。我們通常所用的WiFi所包含為802.11a/b/g/n/ac協議(單個無線路由器),其中802.11b/g/n工作在2.4GHz頻段上,802.11a/n/ac工作在5GHz頻段上。所以由於協議工作在相同頻段上,每一次新版本的協議就必然要考慮如何設計兼容之前版本,從而引入一些新的技術對之前的協議做改進.

那麼WiFi 6是怎麼做到兼容的呢?我們一般知道802.11採用的是CSMA/CA的競爭機制,不過如果在往下考究,其實最底層的是類似於BTMA(busy tone)的接入機制,其中busy tone對應到802.11中,就是NAV機制。NAV的基本思路是發送一個預約幀來預約之後的一段信道時間,此時間內,信道是被佔據的,所有的節點都被置為虛擬載波監聽的狀態

我們用上圖解釋NAV機制,節點STA2首先競爭勝利,此時其傳輸的是RTS幀。節點STA 1接收到CTS之後,該CTS不是我所請求所獲得的,從而STA 1會將CTS數據幀的duration給提出,並設置在自己本地的NAV(Network Allocation Vector)上。若NAV沒有倒數到0,那麼其會主動懸掛其隨機回退計數值,在NAV沒有倒數到0之前,其隨機回退計數值不再繼續倒數。當STA 2接收到CTS後,其發現該其是之前發送RTS的反饋。故節點已知信道空閑,在等待SIFS後,STA 2發送數據。當數據傳輸完成之後,AP向STA 2反饋ACK,從而最終完成一次傳輸。

當節點被置為NAV之後,那麼其後一段時間都是被保護的,這一個機制除了能被用在我們舉的RTS/CTS例子,也可以被應用在兼容模式中,包含了802.11b/g的兼容機制,PCF和DCF的兼容,Phased coexistence operation (PCO)之類的技術都是,還有就是最典型的TXOP機制。

我們用這個圖簡化說明下,我們可以看到整個信道被分成兩塊,一塊是contention period,一塊是TXOP,這兩塊就是通過NAV機制進行分割的,節點通過發送特定的幀(比如Qos Null,Qos Data或者WiFi 6的TF幀)來開啟一個TXOP時間,那麼在這個TXOP時間內,可以運行不同的機制,比如說802.11ax中引入的OFDMA接入機制,如下圖。

所以802.11協議設計之初就設計了不同工作模式間,控制的機制,保證協議在升級或者更新的時候可以持續運行。但是這一點卻也導致,802.11協議始終要帶著以前的很多機制,比如說關於QoS部分,相比802.11協議和5G協議,其QoS的性能也就差很多。

D. 技術上的區別

那麼下一個部分,我們再談談WiFi和5G上技術的差異(目前先挑幾個典型來討論):

1. 」幀結構「,最主要是無線信令和信元部分。(MAC和PHY層)

我們說信令主要是控制部分,信元主要是數據部分。Remark:4G/5G中也有幀和子幀的概念,不過和802.11裡面的概念不一樣,所以我們打引號強調下。

我們首先談談WiFi的部分,WiFi是採用幀結構的,所以信令和信元是連在一起的。我們可以認為信令主要是部分物理層頭部和MAC層頭部,信元主要是上層的Payload。我們知道一個無線幀是由以下幾個部分組成,包含了物理層頭部(PLCP Preamble),MAC層頭部以及上層的Payload。如下圖所示:

在MAC header的FC位裡面,存在一個type欄位,這個type欄位指明了這個幀具體是什麼類型,而且由於包含了地址之類,所以接收方當接收到完整數據幀之後,根據其頭部做解析,然後考慮這個幀下一步如何處理。比如說,如果是管理幀(比如beacon),那麼就是提取element的信息,然後做下時鐘同步之類的,如果是數據幀,那麼就要解析出來以後往上層丟。我們這裡之所以要強調type欄位,主要是關於服務訪問點(SAP)這個的實現方法,其中一種實現方式就是通過type欄位。

這一點設計也是保證了802.11協議具有分散式特性,而且也是best-effort追求的一種簡潔的特性,主要我競爭到信道,我就可以發送,不需要之前的一些協商工作。

那麼關於5G部分,5G還是採用了通信網的架構,那麼通信網中在無線這一側並不是採用之前提到的這種「幀」結構,其控制層面是通過不同的信道來區分的,那麼對應而言,其服務訪問點(SAP)的實現方式就是通過這種信道映射來實現的。其中有的信道是用來做控制,有的信道是用來做數據。

如上圖所示,其中上層(包含MAC和Transport)中的部分信道,實際上對應到的是邏輯信道,代表了具體的控制信息或者數據,然後物理信道部分則代表了特性的時頻資源,比如說下圖,其不同 的顏色即代表對應的不同的信道,不同的信道功能都不一樣,所以實際在使用時,其不是通過type欄位來判斷功能的,而是通過對應的時頻位置。

節點通過在特定的時頻資源上,採用不同的解調方式進行解調,獲取信息,從而達到解調的目的。

2. 物理層的信道估計和同步機制,即pilot設計的不同(PHY層)

pilot的一個意思是飛行員,但是在無線通信中,我們一般認為其為導頻,是一個嚮導,通常被用來做信道估計和同步。

WiFi的pliot其實分兩個部分,部分1為LTF,這個是物理層頭部的最後一個部分,採用2個OFDM內的全部子載波,用來做精確的頻率同步和symbol同步,同時也測定了所有子載波的信道係數,用於做均衡。然後部分2為PSDU,也就是物理層對應數據部分,其每間隔一段取了一個子載波作為pilot,主要用於修正星座圖,比如採用CPE之類的參數,然後一次性對星座圖進行旋轉然後修正。

4G/5G中的同步信號和WiFi同步信號選取的不同,比如說下圖是一個4G的同步信號。

5G除了以上的同步信號以外,還有其他不同的同步信號,比如測定CSI的CSI-RS信號,從結構上而言,已經和WiFi很近似了。

在5G NR中還有一種preamble based的結構,這種結構已經更加和WiFi類似的了。

那麼我們談談為什麼要有不同的Pilot結構,主要要考慮到無線的傳輸工作環境了。由於WiFi的子載波比較寬,所以能夠以帶寬直接抵抗多普勒效應,而不用做太多補償。但是比如4G/5G,其預設場景容易出現多普勒效應,而且其子載波比較小(5G中有多種子載波帶寬大小),因此需要用特殊的導頻圖案持續追蹤做修正。

3. 無線側的隨機接入過程不同(PHY層)

5G NR的隨機接入機制和4G差不多,不過總體流程上多了一個SS Block,也就是波束選擇的過程。不過我們這裡主要討論的隨機接入過程,5G接入實際上還是基於碼的一種隨機接入方式。

參考http://ctw2018.ieee-ctw.org/files/2018/05/5G-NR-CTW-final.pdf

整個過程是典型的4個msg。然後每一個終端都有一個預設的碼本,裡面有很多設計好的序列。通常msg1是節點告知基站,我需要傳輸,然後msg2反饋節點,得知該信息,並通知節點在特定的位置告知其待傳輸信息的多少(實際上就在做RRC協商),然後節點在特定位置上反饋msg3。此時meg3是有可能發生衝突的,如果兩個及兩個以上節點在同一個時頻位置上反饋msg3,那麼就是衝突,如果沒有衝突的話,那麼基站反饋msg4,從而此次競爭完成。這裡的msg3和msg4的協商過程中,已經協商好了節點傳輸所需要的時頻資源,實際上完成了OFDMA傳輸所需要的競爭。

WiFi的OFDMA接入是採用CSMA/CA+NAV+UORA的競爭機制來完成OFDMA傳輸的

首先談談CSMA/CA,如下圖所示(內容是之前寫的文章裡面的,直接搬運了),

  • 當STA 1與STA 2相繼存在數據,需要在競爭信道進行發送時,其首先需要 "等待" DIFS時間,若DIFS時間內,信道保持空閑狀態,那麼就可以進行backoff過程。
  • 若STA 1與STA 2進入backoff過程時,其首先需要從競爭窗口(Contention window)選擇一個隨機數,在802.11協議中,默認的初始競爭窗口為31,即隨機回退計數值的範圍即是[0,31]。在上圖中,STA 1則是選擇了8,而STA 2選擇了2。
  • 在backoff過程中,每經過一個slot time,節點會 "監聽" 一次信道,若信道空閑,則相應的隨機回退計數器的值減1。如上圖中,經過3個slot time後,STA 1的隨機倒數計數器從8遞減至5,而STA 2相應從2遞減至0。
  • 當節點的隨機倒數計數器倒數至0時,節點競爭獲得信道,從而可以發送數據。如上圖,STA 2獲得信道後,發送PACKET A給AP。在AP接收到數據後,會採用CRC機制對數據進行校驗,若校驗通過,AP會在SIFS後,反饋ACK確認幀。
  • 當STA 2成功發送完數據, "等待" 了SIFS的時間之後,AP會向節點反饋ACK確認幀。當STA 2成功接收到ACK幀之後,這一次傳輸完成。
  • 當這一次傳輸完成後,節點需要再次 "等待" DIFS的時間後,重新開始backoff過程。若節點剛剛發送完數據,那麼在backoff過程開始時,需要重新從競爭窗口中選擇一個隨機數進行倒數。若節點沒有發送數據,那麼直接從上一次的倒數結果繼續倒數。如上圖中,STA 1沒有競爭到信道,那麼其在第二次的backoff過程中,直接基於上次的5直接進行倒數至4。這樣的設計目的是為了保證網路傳輸的公平性。

那麼在Wi-Fi 6當中,基於CSMA/CA的機制,AP首先發送一個TF幀(也就是代替上圖中傳輸的data過程),開啟了一個TXOP時間(從而開啟一次UORA競爭),並且TF幀中會說明了哪些資源是可以被競爭的。

在UORA中,會使用一種頻域的back-off技術(即OFDMA back-off,OBO)。在OBO中,一開始終端會選擇一個隨機數,然後AP會發送一個競爭類型的觸發幀,其中還包含了本輪可用的RU數量。終端會將自己的隨機數減去本輪的RU數量,直到減為0。如果終端利用隨機數相減之後,本輪值為0的話,那麼相當於競爭成功,終端將會隨機選擇一個RU進行佔據。如果本輪相減後,沒有為0,那麼相當於本輪競爭失敗,那麼會保持這個數值,下一輪進行繼續相減。

Remark: UORA的細節部分可以參考:802.11ax前瞻17:UORA上行隨機接入機制(UL-OFDMA Random Access),我就不貼過來了。

同樣的,最後我們還是要補充下,在5G中也存在LBT機制的傳輸了,這點也會近似於WiFi,所以兩者的設計還是慢慢接近的。

結語

以上我們簡單討論了一些關於5G和WiFi區別比較大的地方,其中主要還是通信網路和WiFi網路存在的區別,但是我們發現,在很多方面,兩者已經逐漸近似了。

從大體上而言,WiFi的技術是在向5G靠齊,或者說一直都是跟著移動通信技術來進化,比如OFDMA,但是技術細節上,兩個協議還是有差異,比如說WiFi的OFDMA有256個子載波(20MHz信道),相同帶寬情況下,4G/5G的子載波數更多。這樣的技術差異,最終會體現在價格因素上。所以即使大部分主體技術會趨近,但是每一項技術在具體實現的時候,根據不同協議的不同需求,還是會存在差別的。


5G時代,大家都知道已經來臨,但Wi-Fi 6的時代也不遑多讓。

先說點背景信息:

Wi-Fi 6是第6代Wi-Fi,標準吸納了大量5G關鍵技術,如OFDMA、MU-MIMO、1024 QAM等。Wi-Fi 6相比Wi-Fi 5實現網路帶寬提升4倍,並發用戶數提升4倍,網路時延從平均30ms降低至20ms。

華為依託於對5G技術的深厚理解和掌握,也成為了Wi-Fi 6標準的主要貢獻者,公司專家擔任了5個 Wi-Fi國際標準工作組主席職位。

我們回到樓主的問題,同樣都是新技術,5G技術和 WiFi 6 又有什麼不同?要回答不同點,首先我們先了解下相同點:

Wi-Fi 6與5G有哪些相同點:

核心技術相同:Wi-Fi 6和5G都採用了OFDMA(此技術從LTE開始。Wi-Fi 6上新增了子載波,從而讓用戶數據可以在子載波上並行傳輸)與MU-MIMO(多用戶並行多收多發)技術,提供讓單AP的帶寬提升4倍和接入容量提升4倍。


進入樓主的正題:

Wi-Fi 6與5G的不同點:

應用場景不同

  • Wi-Fi 6是短距離的無線技術,更適合室內場景的覆蓋,由於頻譜資源和功率的限制,Wi-Fi不適合室外長距的覆蓋,信號容易受到干擾。
  • 5G網路,由於其使用License的頻譜資源,由國家統一規劃和管理,在室外部署時信號干擾較小,使用5G進行室內覆蓋,由於其採用了高頻信號(24GHz-52GHz),極易衰減,因此需要複雜的網規工程,Wi-Fi易部署易運維的優勢明顯。
  • 因此,5G主要用在公眾語音、公眾網路接入、智慧城市公共IOT基礎設施Wi-Fi主要用於企業自建園區網路、室內高密接入

頻譜獲取不同

  • Wi-Fi的2.4GHz/5GHz頻譜是Unlicense的,不需要申請和報備,企業購買Wi-Fi設備後即可免費享受Wi-Fi 6帶來的10G無線網路
  • 而各個國家的5G頻段在使用前都需要到相關機構申報。頻譜的申請是需要時間,並且並不是適合所有規模的企業,對於中小企業規模較小,沒有固定園區,向政府申請5G的頻段,部署5G基站也是不現實。

獲得成本不同

  • Wi-Fi網路的部署簡單,並且隨著Wi-Fi AP變得更為智能(比如,華為採用了智能天線,和SmartRadio射頻優化技術)讓Wi-Fi網路的規劃和運維不需要專業的工程師即可完成。
  • 而5G網路的規劃和部署,由於其信號易衰減,是需要經過嚴密的網規、模擬驗證,因此需要專業的無線網路規劃工程師,購買、部署和運維的成本高。

5G和Wi-Fi 6的終端普及程度不同

  • Wi-Fi 6終端的普及的成本更低,從Wi-Fi 5終端到Wi-Fi 6終端通過升級晶元即可,無需調整設計架構,攜帶型終端甚至可以通過PCI-E插卡的方式快速支持Wi-Fi 6網路,產業發展的速度更快。
  • 而從非5G終端向5G終端演進,需要對產品重新設計,系統複雜性和成本會增大,我們判斷非必須場景的終端,都會選擇優先支持Wi-Fi 6網路的模式(比如:辦公網路中的印表機、電子白板、智能樓宇控制系統、投影電視、智真系統等)。Intel也在2019年4月發布了Wi-Fi 6網路適配器,直接通過PCI-E即可讓已有終端支持Wi-Fi 6網路。

雖有不同,但Wi-Fi 6和5G並不是「水火不容」,而是可以和諧「相互協同」,特別對於企業來說。

Wi-Fi 6和5G的相互協同:

由於5G在室內覆蓋上成本高,終端兼容性弱的限制,Wi-Fi 6在室內覆蓋上已經克服了大帶寬、大容量、低時延的挑戰,可以支撐VR/4K/AGV等大帶寬低時延的關鍵應用,所以對於企業而言,Wi-Fi 6網路與5G網路在大部分的場景里是可以相互協同,達到整個接入系統的性價比最優

對於企業的一些特殊場景,比如油田、礦井、自動駕駛工程車,5G由於其低時延及覆蓋廣的特點,擁有獨特的優勢。

對於室外的突發流量的高密場景(比如:廣場、體育館等),在不增加5G基站的前提下,5G網路的容量仍然較難滿足用戶接入的需求。而在這些場所,Wi-Fi 6的高密接入的能力,是高性價比解決海量用戶和終端高密接入的有效方案。


源自華為5G技術的華為AirEngine Wi-Fi 6系列產品憑藉獨創的天線和演算法技術,為企業構建一張零死角覆蓋、零等待體驗、零丟包漫遊的Wi-Fi 6網路,以助力未來數字化教育、數字化機場、全渠道金融、智慧醫療、智慧政府、 智能製造等行業快速邁入萬物互聯的智能世界。


從無線接入技術上來講,其實沒啥本質區別,都用OFDM,都用MIMO,AMC啥的。

從理念上來說,5G是有質量保證的電信級服務,wifi則是儘力而為。打電話你打著打著掉線了,或者別人打不通你的手機,如果碰到你脾氣不好的時候,肯定會勃然大怒,打客服電話投訴。wifi么,掉線了你可能只是嘆口氣,重啟一下路由算了。

從應用場景來說,wifi主要是游牧式場景:你陪老婆進了商場,老婆去買衣服,你找個地方坐下,接入wifi,開始看電影玩遊戲。然後老婆出來了,你陪她上一層樓,然後重新找個地方,接入wifi,繼續看電影玩遊戲...5G的場景要複雜得多,你坐著,站著,走著,開車,高鐵...無論到哪裡,始終在線,始終有通信能力。在你沒有察覺的時候,5G可能已經進行了小區間的切換,類似從一個路由轉到了另一個路由。這叫移動性管理。當初wifi也想做,而且做出來了,叫wimax,但做的不太行,已經死掉了。

所以你看著5G的小盒子(微站)長得跟路由差不多,但背後的差異卻大得很。路由插上網線連上internet就行,微站要通過專門的傳輸網路連到核心網,通過一系列複雜的流程,實現電信系的質量保證和服務。

至於為什麼要500m一個,其實你已經提到一部分原因了,遠了信號不好,速率下降。那怎麼辦,就別太遠,離近一點唄。都想離基站近點,每個基站的覆蓋半徑就小了。還有一個重要的原因是,無線傳輸資源是有限的,大覆蓋意味著更多終端共享這些資源,小覆蓋意味著每個終端能分到更多的資源,通過提高無線傳輸資源復用率,整個系統的容量增加了。這就是蜂窩系統最基本的概念。

至於小基站覆蓋不足的問題,小基站,自然部署密度高,還是要保證無縫覆蓋的。有時為了保證覆蓋,在一對小基站之上,還要建一個大基站,進行分層覆蓋,不用擔心。


這是個好問題,應該有很多人都對此非常感興趣——不僅是5G和WiFi有什麼區別,還有個後續問題——WiFi能取代5G嗎?或者反過來5G能取代WiFi嗎?

我說幾點吧,應該會對大家會有所幫助。全面的對比就不做了,太費勁了,看以後有沒有空再說吧,即使有空也最多就是從普通用戶角度去說說區別,不嚴謹也管不了了,打死也絕對不去講技術,會搞死人的。

1,5G是PLMN,它的組網範圍是很大的區域,往往是全國範圍的,是要求無縫切換的,是要適應大範圍移動狀態下通信的;WiFi是LAN區域網,組網範圍是一小塊地區,協議對於切換的要求很低。絕大部分實際的WiFi組網根本就沒考慮切換,至於大範圍移動通信,算了吧,你騎個共享單車踩幾腳就出了WiFi的信號覆蓋範圍了,還談什麼移動通信啊。要做到這個特性,5G協議和組網就不得不複雜了N倍。所以不能從單個基站的覆蓋範圍來認為5G跟WiFi差不多,要看整個網路。

2,SLA服務協議。你跟運營商簽訂了5G服務協議,這個網路就必須在承諾的條件下提供必要的服務,否則會被你分分鐘打電話投訴噴死。為了保證SLA,5G網路搞得非常複雜,要確保你能享受到應有的服務。搞過3G/4G/5G的都知道這個網路是有控制面和用戶面兩大塊的,控制面就是為了讓你能得到你應有的服務(說得不太嚴謹哈,其實控制面要做的事情還有很多,專業同行別噴)。WiFi網路啥都沒有,都要靠你自己的手機去空口搶,最多就是一些基於數通的簡單策略,全網服務保證是什麼東西?

3,運營。5G是運營商網路,它是要求能運營的。它對於網路控制的要求多如牛毛,對於系統持續穩定工作的要求高得嚇死人,對於業務開展的要求(你看到的各種套餐就是運營部門搞出來的幺蛾子)能煩死人。單是5G的運營平台和計費平台就是個龐大的系統了。WiFi需要運營嗎?

總結一下:5G是一張網!是一張網!!是一張網!!!它的所有技術都是基於「網」展開的,各種應用也是在「網」存在的情況下才有意義。WiFi則是一個點。如果只在一個靜態的點,來比較兩者的差別,就可能會發現5G似乎還不如WiFi(速度不如、成本不如),其實這種比較本身就是錯的。賓士車卸掉四個輪子,它還真沒自行車跑得快,就是這個道理。

修改說明:關於功耗方面差異的那一條,後來想了想,覺得不能算是題主所說的「本質上的區別」,只能說是技術先進程度上的區別,所以就刪了那一條。

======以下非正文========

我的其他文章,也可以看一下,了解新鮮的科技玩意兒。

dalanxiansheng:投影增強現實(AR)這種神物了解一下?

zhuanlan.zhihu.com圖標dalanxiansheng:孩子們自學少兒編程,可以嗎??

zhuanlan.zhihu.com圖標

我們可以從5G和WiFi的定位看不同。

5G英文全稱四5th generation mobile networks,指的是第五代移動通信網路。同理,2G/3G/4G/5G都屬於移動通信網,英文為Mobile,定位於創建可移動的、強管控的安全無線網路,定位於用無線信號連接移動的終端。

WiFi屬於無線區域網,英文為WLAN,定位於固定網路的延伸,移動性、安全性相對弱,定位於用無線信號連接固定的終端。

我們帶著連接上4G或5G的手機乘坐汽車,可以無業務中斷地維持通信。但是如果我們手機只連接家裡的WiFi,超過一定範圍就斷網了。因為,移動通信的切換性能很高;而WiFi的切換性能差,步行中,依然能夠感覺到不同AP間的通信中斷。

移動通信的安全性高,移動通信的核心網會與移動終端設備做鑒權認證。非法的核心網、終端是無法建立移動通信連接的。從終端到核心網,始終是無線資源、網路資源的強管控。

WiFi的安全性差,只依靠認證密碼,無法對身份做鑒權。這樣AP有可能會被破解密碼的終端接入,終端可能會接入非法的AP,從而AP和終端都得不到安全保障。

移動通信使用授權頻譜,即某一段頻譜只會由一家運營商擁有,不同用戶分配不同信道。某信道,是完全為某用戶分配的,使用該信道發送數據是自主地,不必在乎其他用戶是否在發送數據,因為其他用戶使用的是其他信道。

WiFi使用免費頻譜(2.4GHz、5.8GHz),任何AP都採用這些頻譜,所有用戶搶佔可用頻譜,干擾不可避免。正因如此,頻段相似的情況下,移動通信覆蓋比WiFi大。WiFi為了避免多個用戶使用1個可用頻譜,採用CSMA/CA技術,原理是發送數據前先檢測頻譜是否空閑,可見WiFi的無線連接是不受保障的。

更多5G資訊,大家可以關注 @華為ICT學堂 旗下5G領域公眾號:5G大爆炸。

ICT學堂官網:

ICT學堂-華為學習雲旗下平台?

www.ictxuetang.com


推薦閱讀:
相关文章