電腦硬件可能一年甚至不到一年就會(huì)開(kāi)始更新?lián)Q代,但是路由器就不一樣,它們的更新?lián)Q代往往是以5年甚至是10年為間隔的,就像我們5年前對(duì)比的那四款高端802.11ac路由器,放到今天也仍然是主流甚至更高的水準(zhǔn),甚至在入門(mén)級(jí)市場(chǎng)上,我們也還能看到各種仍在生產(chǎn)銷(xiāo)售中的802.11n路由器,可見(jiàn)路由器市場(chǎng)的更新?lián)Q代是需要很長(zhǎng)時(shí)間的。
然而在這個(gè)802.11ac路由器仍是主流、802.11n路由器仍未退市的時(shí)間點(diǎn)上,全新的WiFi 6路由器跳了出來(lái),并對(duì)802.11ac路由器表示“在座的各位都是垃圾”。當(dāng)然事實(shí)上也是如此,從WiFi 6公開(kāi)的技術(shù)規(guī)格與性能表現(xiàn)來(lái)看,其主流級(jí)產(chǎn)品就已經(jīng)擁有了超越802.11ac時(shí)代高端產(chǎn)品的實(shí)力,高端產(chǎn)品則是呈完全碾壓的姿態(tài),昨日實(shí)力還很強(qiáng)802.11ac在WiFi 6面前已成菜雞形態(tài)。
WiFi 6就是第六代WiFi,其背后是802.11ax規(guī)范,但為什么要叫做WiFi 6而不像以往那樣直接用規(guī)范編號(hào)來(lái)命名呢?這里面其實(shí)并不涉及技術(shù)問(wèn)題,單純就是一種推廣手段。以往的路由器和網(wǎng)卡產(chǎn)品都是直接標(biāo)注自己所用規(guī)范的編號(hào)來(lái)進(jìn)行等級(jí)劃分的,例如大家熟悉的802.11n和802.11ac等,這對(duì)于熟悉網(wǎng)絡(luò)規(guī)范的玩家來(lái)說(shuō)當(dāng)然不是什么問(wèn)題,然而并不是每一個(gè)消費(fèi)者都會(huì)知道規(guī)范的代表著什么,甚至連這幾數(shù)字與字母的組合有什么意義都不知道,因此新舊規(guī)范對(duì)應(yīng)的路由器產(chǎn)品在這些消費(fèi)者眼里就好像沒(méi)有代差一樣,只要是近期生產(chǎn)上市的,那就都是“新款路由器”,自然都使用了最新的技術(shù)了。
就這樣,一些價(jià)格便宜但仍在使用舊規(guī)范的路由器產(chǎn)品就會(huì)因?yàn)殇N(xiāo)量很好始終無(wú)法退出市場(chǎng),最終入門(mén)級(jí)和主流級(jí)市場(chǎng)上往往會(huì)混雜這兩代甚至是三代的路由器,顯然對(duì)于新規(guī)范產(chǎn)品的推廣是很不友好的。而要解決這個(gè)問(wèn)題的方法其實(shí)也很簡(jiǎn)單,那就是讓消費(fèi)者直接看到這是第幾代規(guī)范的路由器產(chǎn)品就可以了,因此第六代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)范也就是802.11ax被命名為WiFi 6,而802.11ac和802.11n也因此有了新的名字叫WiFi 5和WiFi 4,這樣三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之間的代差就一目了然了。
順帶一提的是,理論上802.11a/b/g也應(yīng)該順理成章地改名為WiFi 1/2/3,但事實(shí)上WiFi聯(lián)盟并沒(méi)有這么做,至少?zèng)]有這么公開(kāi)說(shuō)過(guò),或許是因?yàn)檫@三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)真的很老,而且相應(yīng)的產(chǎn)品已經(jīng)完全退出市場(chǎng),沒(méi)必要再做區(qū)分吧。至于802.11ad,雖然很多人都以為它會(huì)是新一代的WiFi標(biāo)準(zhǔn),但事實(shí)上802.11ad的傳輸距離實(shí)在太短,很難大規(guī)模推廣普及,因此它從誕生之初就注定著只能作為輔助標(biāo)準(zhǔn)而存在,自然也無(wú)法沒(méi)有正式的WiFi等級(jí)了。
當(dāng)然新的名字并不是WiFi 6可以碾壓802.11ac或者說(shuō)WiFi 5的原因,事實(shí)上WiFi 6雖然是從WiFi 5演變而來(lái),但是其本身有作出了很多技術(shù)上的突破,這才是WiFi 6相比前輩更為強(qiáng)大的理由。
我們先來(lái)看看WiFi 6和WiFi 5在規(guī)格上有什么不同,從目前公開(kāi)的信息可以看到,WiFi 6與WiFi 5都支持20/40/80/80+80/160MHz頻帶,不過(guò)WiFi 5只涉及5GHz頻段,而WiFi 6則覆蓋2.4GHz和5GHz頻段,低速設(shè)備和高速設(shè)備都有所覆蓋,調(diào)制模式上WiFi 5是256-QAM,WiFi-6是1024-QAM,前者的數(shù)據(jù)流最大支持4個(gè),后者則最大支持8個(gè),因此WiFi 5的理論吞吐量可以做到3.5Gbps,而WiFi 6則可以做到驚人的9.6Gbps。WiFi 6的能做到如此強(qiáng)勁,跟以下這5個(gè)技術(shù)是特色是分不開(kāi)關(guān)系的。
WiFi 5對(duì)應(yīng)的802.11ac分為了Wave 1和Wave 2兩個(gè)階段,后者可以視為WiFi 5的完全體,而這兩者之間的一個(gè)重要區(qū)分就是后者引入了MU-MIMO(多用戶多進(jìn)多出)而前者是SU-MIMO(單用戶多進(jìn)多出)。WiFi 6則延續(xù)了WiFi 5的MU-MIMO,而且支持的數(shù)據(jù)鏈路從4條升級(jí)到了8條,也就是可以支持8x8 MU-MIMO,這也是WiFi 6的無(wú)線帶寬相比WiFi 5會(huì)有明顯增長(zhǎng)的重要原因。
不過(guò)更重要的一點(diǎn)是,WiFi 5的MU-MIMO僅支持下行MU-MIMO,也就是上層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在向下層設(shè)備分發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)可以用到MU-MIMO,但反過(guò)來(lái)就不行;而WiFi 6則支持上行MU-MIMO與下行MU-MIMO,也就是說(shuō)上下兩層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相互之間傳送數(shù)據(jù)時(shí)都可以用上MU-MIMO,理論上進(jìn)一步提高無(wú)線帶寬的利用率。
QAM級(jí)別越高,信號(hào)中包含的數(shù)據(jù)就越多。WiFi 5所用的是256-QAM,而WiFi 6使用的是1024-QAM,數(shù)據(jù)容量上后者比前者要高出25%,這就意味著后者擁有更高的數(shù)據(jù)傳輸速度。
WiFi 5與WiFi 6之間的性能差距來(lái)自于很多方面的因素,其中WiFi 6所用的OFDMA技術(shù)就是一個(gè)重要原因。OFDMA也就是正交頻分多址技術(shù),它是OFDM的技術(shù)演進(jìn),是一種利用OFDM對(duì)信道進(jìn)行父載波化后,在部分子載波上加載傳輸數(shù)據(jù)的技術(shù),在我們目前所用的4G網(wǎng)絡(luò)上,就應(yīng)用了OFDMA技術(shù)。
WiFi 5使用的是OFDM技術(shù),那么其相比WiFi 6的OFDMA技術(shù)有什么不足呢?上面這張圖就很形象地進(jìn)行了解釋,使用OFDM技術(shù)的WiFi 5在傳輸用戶數(shù)據(jù)的時(shí)候,是每個(gè)用戶都占用一個(gè)信道,不管你的數(shù)據(jù)有多少,這個(gè)信道都要傳輸完一個(gè)用戶的數(shù)據(jù)后,才交給下一個(gè)用戶使用,這樣的工作模式其實(shí)并不能充分利用帶寬;而使用OFDMA的WiFi 6則允許不同的用戶共用一個(gè)信道,這樣不僅無(wú)線帶寬可以得到充分利用,網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間也會(huì)更短,因此越多的設(shè)備接入,WiFi 6相比WiFi 5的優(yōu)勢(shì)就會(huì)越明顯。
不過(guò)那么多的設(shè)備都同時(shí)使用一條信道的話,那么傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候WiFi 6路由器又如何區(qū)分各個(gè)數(shù)據(jù)是對(duì)應(yīng)什么設(shè)備的呢?在WiFi 5設(shè)備上,由于傳輸數(shù)據(jù)要占用一條信道,因此設(shè)備會(huì)采用一種名為CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)機(jī)制,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是傳輸前先查詢一下相應(yīng)的信道是否有其他設(shè)備在使用,如果有那就標(biāo)注為忙碌,等到信道空閑時(shí)才會(huì)使用。這種傳輸方式雖然簡(jiǎn)單,但是信道利用率并不高,使用同一信道的設(shè)備越多,網(wǎng)絡(luò)堵塞的情況就會(huì)越嚴(yán)重。
而在WiFi 6上,由于使用了OFDMA技術(shù),多個(gè)設(shè)備可以共用一個(gè)信道同時(shí)傳輸數(shù)據(jù),為此WiFi 6還引入了BSS Coloring著色機(jī)制。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是給每一個(gè)設(shè)備進(jìn)行獨(dú)立標(biāo)注,然后在數(shù)據(jù)中也加入相應(yīng)的標(biāo)簽,這樣即便同一個(gè)信道中有不同的設(shè)備存在,傳輸數(shù)據(jù)時(shí)也會(huì)有相應(yīng)的地址,直接發(fā)送到位而不會(huì)錯(cuò)誤地發(fā)送到其它設(shè)備中。再結(jié)合OFDMA共用信道的特色,這樣網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)信道都可以一直維持最高效率運(yùn)行,進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)效率。
上述四項(xiàng)技術(shù)特色為WiFi 6的高性能鋪平了道路,但是這些更多地是為高速設(shè)備而服務(wù),而隨著智能家居的逐步推廣,我們的路由器上連接的往往不僅有手機(jī)、電腦等對(duì)網(wǎng)絡(luò)需求比較高的終端,也會(huì)有各種對(duì)帶寬要求不明顯的智能家居設(shè)備。這些設(shè)備一定程度上也會(huì)影響我們的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài),特別是當(dāng)他們傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候,一定程度上也會(huì)拖慢網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)速度,為此WiFi 6引入了TWT也就是Target Wake Time機(jī)制。
TWT機(jī)制是專門(mén)針對(duì)低速設(shè)備實(shí)行的,主要是面向?qū)W(wǎng)絡(luò)帶寬要求不高的智能家居產(chǎn)品,例如只配置有2.4GHz頻段、20MHz頻帶的WiFi設(shè)備等。當(dāng)路由器與這些低速設(shè)備交換數(shù)據(jù)時(shí),會(huì)同時(shí)生成一個(gè)喚醒時(shí)間表,只有到了需要喚醒時(shí)間,路由器才會(huì)喚醒設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。而且路由器也可以提前對(duì)不同的低速設(shè)備進(jìn)行喚醒時(shí)間排序,避免同時(shí)喚醒多個(gè)設(shè)備引起網(wǎng)絡(luò)堵塞,這也是一種優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率的技術(shù)手段。
上述5項(xiàng)就是WiFi 6為什么可以碾壓WiFi 5的主要原因,它們每一項(xiàng)都有獨(dú)當(dāng)一面之處,在相互結(jié)合之后則可以迸發(fā)出更高的實(shí)力。不過(guò)正如開(kāi)篇所示,路由器的更新?lián)Q代往往需要比較長(zhǎng)的時(shí)間,因此即便WiFi 6有如此明顯的優(yōu)勢(shì),但想要在市場(chǎng)上取代WiFi 5的位置,短期內(nèi)確實(shí)不太可能,而且對(duì)于目前的絕大部分用戶來(lái)說(shuō),WiFi 5也不是不能滿足自己的需求。
不過(guò)WiFi 6取代WiFi 5的時(shí)間可能會(huì)比大家想象的更短,因?yàn)楝F(xiàn)在的WiFi 6跟WiFi 5剛開(kāi)始推廣時(shí)不一樣,現(xiàn)在正處于智能設(shè)備蓬勃發(fā)展的時(shí)期,用戶在手中需要聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備越來(lái)越多,而且WiFi 6路由器登場(chǎng)后也不是自己獨(dú)自一人奮斗,相應(yīng)的WiFi 6設(shè)備包括手機(jī)、無(wú)線網(wǎng)卡等都已經(jīng)開(kāi)始在市場(chǎng)上推廣。因此WiFi 6要取代WiFi 5其實(shí)比WiFi 5取代WiFi 4更加容易,或許不久的將來(lái)我們就會(huì)發(fā)現(xiàn),自己身邊的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)逐步變?yōu)閃iFi 6了。
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