盘点网络通信技术之间的技术区别

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在人们对5G展示最大热情的时候,Wi-Fi6也悄然出世。

本文首先简要回顾Wi-Fi和蜂窝网络的发展,然后简要介绍了他们的技术特点,最后从技术的角度比较Wi-Fi6和5G,剖析其应用场景。

一、两种无线通信

1.1 Wi-Fi与蜂窝网络的发展

长期以来,Wi-Fi和蜂窝网络就像移动设备上的两大高手,彼此势均力敌:一个主室内,一个主室外。

多年来Wi-Fi以其流量便宜的特点,一直是蜂窝网络的室内覆盖补充,也承担着大数据流量的场景,比如下载高清视频。

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1.2 移动通信

移动通信从90年代GSM开始,到2G、3G、4G 以及5G ,是三大运营商在城市中布了一个大家都可共享的无线网络。

到2018年,移动通信网已经有80亿以上的用户,而每年新增的终端数量高达15 亿,到5G时代用户数和新增终端数将更多。

1.3 Wi-Fi通信

无线局域网最成功的技术就是Wi-Fi。第一代的Wi-Fi1(11b)在1997年诞生,经历11b、11a、11g、11n、11ac以及11ax。

2018年,Wi-Fi联盟统一用数字代号对Wi-Fi命名,也就是Wi-Fi1直到Wi-Fi6,其中Wi-Fi6在2018年正式开始商用。

截止到2018年,Wi-Fi类的终端存量有130亿以上,包括大家使用的手机、平板电脑和PC,以及其他的智能设备。每年新增的Wi-Fi终端的数量超过40亿,是地球人类总数的2/3。

二、 技术对比

2.1 5G技术特点

5G新空口将面向超大带宽、超低时延、大规模物联网连接三大应用场景,相比较于前几代移动通信,融合了新的关键技术。

2.1.1 中高频段通信

3GPP 规定,5G 新空口包括两大频谱范围分别为FR1和FR2。

FR1最大信道带宽定义为100MHZ,FR2最大信道带宽定义为400MHZ。中高频段的宽阔频谱范围可定义更宽的信道带宽,从而提升系统容量和通信速率。

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2.1.2 载波技术

OFDM是目前主流通信标准都在使用的波形,包括3GPP LTE和IEEE 802.11(Wi-Fi)系列都在使用。

5G将面向三大应用场景,目前呼声最高是采用华为提出的F-OFDM技术。F-OFDM采用可配置的灵活的子载波带宽、符号长度以及循环前缀长度,以满足超大带宽、超低时延和超大规模连接三大应用场景的需求。

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2.1.3 多址技术

4G的多址接入方式为OFDMA,5G的eMBB场景的多址接入方式仍然基于OFDMA。

但对于百万个连接数每平方公里的mMTC大连接场景,改进的OFDMA可能无法满足需求。因此3GPP RAN1在2016 年中的会议决定:eMBB场景的多址接入方式应基于正交的多址方式(OFDMA),非正交的多址技术将用于mMTC 的上行场景。

这样非正交频分多址(NOMA)也成为了一个研究热点,吸引了大量目光。华为的SCMA、中兴MUSA 和大唐的PDMA等都在Release 16中竞争mMTC 的上行多址方案。

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2.1.4 多天线技术

4G通信系统的天线是2天线、4天线或者8天线,5G将引入大规模MIMO天线,天线数量将达到64甚至更高。

传统信号覆盖维度为2D MIMO,仅能在水平维度区分用户,massive MIMO结合算法可细分垂直维度和水平维度,实现3D MIMO。

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2.1.5 新型编码技术

5G确定将LDPC码作为eMBB数据信道的编码方案,Polar码作为eMBB控制信道的编码方案。

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2.2 Wi-Fi6技术特点

Wi-Fi6为最新协议版本,包含若干新技术和新规格,相较于WiFi5及以前的协议规范,其技术特点如下所示。

2.2.1 OFDMA

OFDMA(正交频分多址),这是从4G技术引入Wi-Fi 的一个技术,解决了多用户传输的均衡性问题,使得多用户通信更有序,从而提升Wi-Fi 的体验和效率。

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2.2.2 1024QAM

1024QAM(更高速率的调制)的优点是进一步提升极限速率。上一代Wi-Fi5理论上能达到6.9Gbps 的连接速率,到Wi-Fi 6 之后,极限速率可以达到9.6Gbps。

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2.2.3 MU-MIMO

8*8 的天线UL/DLMU-MIMO(多用户多进多出)技术,使AP 同时可以与更多的终端用户进行通信,极大地提升并发带宽和系统容量。

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2.2.4 BSS-Color(空间复用技术)