翼联EDUP历数5G和WiFi的前世今生5G来势汹汹WiFi

　　3G退网，4G让速，5G来势汹汹；wifi6风靡，wifi6E领跑，wifi久负盛名。5G和wifi，一对好基友，还是死对头？
　　杨家有女初长成，养在深闺人未识。
　　5G为何物？
　　随着不断的信息、新闻的短讯息轰炸，我们身边无论是人还是物，都在无时无刻宣告着5G时代的到来。5thgenerationmobilenetworks，即第五代移动网络。
　　提到5G，就不得不谈下移动通信网络generationmobilenetworks。
　　1G时代，手机只能用来打电话，典型代表大哥大。
　　2G时代，手机便可以开始上网，这时我们可以接收短信、彩铃，可以玩玩简单的文字游戏。
　　在这时，90年代，不同的国家和地区，移动通讯的标准并不统一，甚至差异很大。
　　美国IS95CDMA系统、欧盟使用GSM系统，日本使用JDC系统、我国使用GSM系统，这样就导致各国制造的终端设备难以通用，国际漫游也异常困难、价格高昂。
　　于是1998年ITU国际电信联盟（InternationalTelelcommunicationUnion）牵头成立了3GPP（第三代合作伙伴计划3rdGemerationPartnershipProject）
　　在2000年这一计划完成实现了3G的标准制定，从此移动通信网络真正意义上走向标准化道路。
　　3G时代，也就可以勉强的实现了视频通话。
　　到了2009年3GPP又制定了4G标准，现代移动通信走向4G时代，拥有更快的网速，让你可以边看直播还能一边与主播进行互动。
　　2015年10月26日至30日，在瑞士日内瓦召开的2015无线电通信全会上，国际电联无线电通信部门（ITUR）正式批准了三项有利于推进未来5G研究进程的决议，并正式确定了5G的法定名称是IMT2020。
　　从此我们正式踏上了5G时代的发展道路。
　　5G狂想曲IMT2020框架引领突飞猛进
　　IMT2020框架具体包含了8项内容：
　　峰值速率达到10Gbps（常规要求10Gbps，特定场景要求20Gbps）
　　用户体验速率达到100Mbps（部分场景1Gbps）
　　频谱效率（相对IMTA（4G移动通信标准bai规范）的提升）3倍（基本要求3倍，本分场景可高于3倍）
　　移动性500公里时
　　时延1毫秒（空中接口）
　　连接数密度106个平方公里
　　网络能量效率（相对IMTA提升）100倍
　　流量密度10Mbps平方米
　　框架提的第二年，3GPP正式开始了对5G的标准研究与制定。
　　标准主要依靠3GPP的数百个成员，例如华为、高通、中兴等等，还有各种运营商和设备商，任何成员只要获得了4位成员的支持就可以发起一项标准的提案，在会议中讨论该提案是否能通过，此时就需要各巨头厂商之间的对抗和斡旋了。
　　标准博弈谁才是信道方案的胜出者？
　　2016年，3GPP内就出现了两大信道编码提案的交锋，这就是高通主导的LDPC编码和华为主导的POLAR编码。
　　那么什么是信道编码呢？
　　一个典型的通信系统包含了三个主要部分，信源、信宿、信道，而我们从发射端发射的信号要在信道上传播就需要进行信道编码，同时在接收端就需要信道译码。
　　信道编码：在发射端对原数据添加冗余信息，这些冗余信息是和原数据相关的，在接收端根据这种相关性来检测和纠正传输过长中产生的差错。
　　手机的无线信号传播，就是一个典型的通信系统，当它在信道中传播时，就会受到外部环境、电磁杂波、地理因素等产生的噪声源干扰和丢失数据。
　　例如：
　　传输一个图片，这个图片就会缺少或出错某些像素，为了保护数据，就得事先对信息编码，可以把这个图片每个像素重复两次，再通过交织，把竖向像素排成横向，这样在传输时，即便连续几个像素都出错，但我们可以在信道译码时，通过去交织和解码，还是能够得到相对完整的数据图片。
　　当然实际的方法要复杂的多。
　　高通和华为
　　在当时的5G标准制定时，关于信道编码，高通主导LDPC编码，华为主导POLAR编码，最终谁的方案获得为标准，就能得到巨大的先发优势和不菲的专利授权费
　　POLAR码在理论上更具有优势，LDPC码却应用时间长更加成熟。
　　3GPP通过前后3次会议，最终决定：
　　在用于传输电话、图片的数据信道使用LDPC码（数据信道编码）
　　在传输中找谁打电话这类指针的控制信道上使用POLAR码（控制信道编码）
　　大力出奇迹5G标准尘埃落定
　　这样的博弈不断讨论和上演，在2017年12月最终3GPP敲定了第一版的5G标准NSA标准，2018年6月公布了SA标准。
　　NSA标准和SA标准
　　SA指的是独立组网（Standalone），也就是指，在5G网络架设连接时，要用专门的手机，连接专门的5G基站，基站连接专门的5G核心网，这样组成一个完整的5G网络。
　　而独立组网就要意味着，必须购买安装全套的5G设备，不论从财力、物力、人力方面来说对任何一个国家和地区都是一笔不小的花费，所以大多数商家更加愿意使用NSA标准。
　　NSA指的是非独立组网（NonStandalone），最简单的就是直接在4G基站外再架设一个5G基站，通过中继的方式让你用上5G，但这种情况的核心网还是4G，没有提供足够带宽、无法实现最低时延、无法连接大量设备，还未达到IMT2020框架要求，没有实现真正的5G，但是NSA作为过渡方案，先改基站、再改核心网逐渐改善，在初期会更加普遍和适合现实。
　　所以NSA其实就是SA的中间形态，而SA才是5G的成熟形态。
　　当然上面这些标准，又将会对手机终端设备厂商带来新一轮挑战。
　　分庭抗礼室内网络的无冕之王WiFi
　　而在不知不觉中，却悄悄的出现了一个与5G完全不相干的家伙，争夺了移动通信的一半天地。
　　WIFI的出现，使用户完全可以实现家庭宽带的无线上网需求，从此，移动数据流量减小了一大半，甚至有人直接放弃了使用流量。我们最近被5G的消息轰炸的已经了解的差不多了，但这位程咬金的故事又是如何呢？
　　WiFi的历史
　　在5G爆红网络之时，我们都忘记了，曾经和移动数据平起平坐的WIFI也发展出了第六代技术，并且这次变革在WIFI历史上也可以说是里程碑的一步。
　　早在上个世纪八十年代，美国的收银计算机系统遇到了一个很大的问题。
　　他们的百货商店或是超市，在客户每次改变商品布局的时候，都要重新布线（因为那时候的收银机还是有线的），于是美国联邦通信委员会当时做出了一项裁决，开放了部分频段可以自由使用，没错这就是微波频段中的ISM波段。这个波段被充分应用于科学、工业、医学、商用等领域，让无线不再仅仅适用于通信和军用。
　　通过在这一频段使用的无线连接电子收音机和POS机，商家们终于不再担心重新布线的问题。这一波段开发，引起了一大部分工程师的兴趣，接到这项任务的工程师们成功开发出了Wavelan，这被认为是WIFI的先祖。
　　罗马非一日建成WiFi技术不断演进
　　然而这仅仅就是我们想要的WIFI了吗？
　　在早期的IEEE802。11标准下的前4代WIFI，工作的数据流量速度仅为2MBS，加载一个图片都要一个小时以上，这显然不能使我们快乐的吃鸡了！
　　WiFi的连接
　　一个基础的家用WIFI由一个调制调解器一边跟着光纤连接着互联网，一边连接着无线路由器。
　　无线路由器通过ISM波段，在手机、电脑等各种终端设备之间传输数据，实现用户的广域网连接使用。
　　至今，WiFi是绝大多数人在室内使用的大数据、高速传输的上网手段。
　　而WiFi的含义是什么呢？
　　WiFi的含义
　　1997年电气电子工程师协会开始发布了关于无线局域网的IEEE802。11系列标准。
　　基于这些标准开发的技术就是WiFi，而这个叫法，只是因为一个厂商联盟为了方便记忆起的一个商标名称，并没有任何实际意义。
　　IEEE发布的802。11系列标准具体可以分为六代。
　　最新的第六代标准相比于最初的第一代，不仅传输速率节节攀升，更加普天同庆的是2018年WiFi商标持有方WiFi联盟终于决定把802。11ax这种反人类的命名方式，简称为WiFi6。
　　那么WiFi6到底比前几代跨越出了多少呢？
　　一代更比一代强WiFi6强在哪里？
　　传输技术
　　大多数室内使用的都是WiFi4或者WiFi5，乃至于今日你可能遇到过这种情况：
　　同样连着一个WiFi，别人刷着视频，玩游戏玩到嗨，而你可能打开个网页都慢的要死，好像这个世界都对你充满恶意。
　　这是因为前5代WiFi一直沿用的是OFDM正交频分复用技术（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）。
　　正如字面意思，在频谱上每个频段分多次使用，这也就限制了OFDM技术一次只能跟一台设备通讯，于是当其他人正在看直播时一直占用某个频段，而你要缓冲一个图片就要好久，反之，哪怕加载一网页的一段文字也要占用一整个通讯周期，浪费了单个通讯周期的数据传输总量，其他设备要乖乖等待，造成效率低下。
　　而WiFi6使用的是OFDMA正交频分多址技术（OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess）
　　可以让无线路由器在一个通讯周期内，同时和不同的设备通讯，尽可能压榨每一次通讯周期的数据传输量，让一个通讯周期的效率大大提高。
　　总的来说就是，OFDM的数据传输方式就像是货拉拉的货车，每次只能装载一个客户的货物，装好之后，无论多少都要发车出行。
　　OFDMA虽然也是固定发车时间段，但它就像是快递公司的总装货车，每次发车装载了不同客户的货物，尽量压榨了货箱的空间，再发车，不需要一个客户一个客户等待。
　　多天线上下行技术
　　不同于前几代的WiFi，WiFi6使用了
　　MUMIMO上下行多用户多输入多输出（MultiUserMultipleInputMultipleOutput）
　　前代版本使用的则是
　　SUMIMO单用户多输入多输出（SingleUserMultipleInputMultipleOutput）
　　会根据距离无线路由器的远近关系依次单独与设备通信，浪费了路由器的实际通讯能力
　　例如：
　　一个第五代WiFi的22路由器，在5GHz的最大空口速率为867Mbps，也就是说它连接一台终端设备的最大有效吞吐量为650Mbps，如果此时我们连接了5个终端设备，那么每台的平均吞吐量将不会超过130Mbps，设备越多吞吐量越小，每台设备等待时间越长。
　　对于WiFi6的MUMIMO技术在一个通讯周期内最多可以同时完成8台终端的数据上行和下行传输，不但显著提升了每台设备的网速，也节省了设备的等待时间（尽管第五代最后也使用了MUMIMO技术，但仅仅支持下行传输）。
　　WiFi6使用了AdaptiveCCA自适应的空闲信道评估、同时支持2。4GHz、5GHz传输、88MUMIMO、1024QAM正交幅度调制、HewhighEfficiencyWireless高频率无线标准，向下兼容802。11其他标准、160MHz信道、OFDMA等技术。
　　在这些新技术加持下，WiFi6不仅速度快、延时低、覆盖广，能稳定连接的设备量也远超前5代WiFi。
　　出门靠5G在家用WiFi
　　WiFi6可不是什么未来科技，而是实实在在发生在我们身边的变化，随着越来越多设备的WiFi6支持认证，再加上百兆光纤提升到千兆光纤，网络的通信通道越来越宽，身边需要连接的智能设备也越来越多，手机、电视、电脑、平板、智能家电都将通过WiFi6这一样一个改革性的平台连接到更加广袤的互联网上，只有这个桥梁越来越稳，越来越宽，才能使我们更加接近未来。
　　5G和WiFi
　　有人说5G和WiFi6是既生瑜何生亮的棋逢对手，但对我们用户来说，他们实际上是一对相互影响、相互补充的好基友。
　　在未来，5G将会应用到的自动驾驶、军事制导和定位、医学手术和寻找配型建立医疗数据库、或者移动网络。
　　而WiFi6更广泛用于要求高速的家庭上网娱乐、公司集体办公、学校学习交流等的稳定、广覆盖使用。
　　在外靠5G，在家靠WiFi6，这才是未来信息大革命的大势所趋！
　　5G和WiFi6，将共同建设和见证无线网络的未来，人工智能、物联网和智慧城市的未来。