5G和Wi-Fi 6該如何相處

【導讀】Wi-Fi是一種無線局域網（LAN）技術，主要用于室內，例如家庭或工作場所。運營商使用的蜂窩網絡則是一種在室內和室外均可使用的廣域網（WAN）。在業界，圍繞Wi-Fi和蜂窩網絡融合的爭論始終存在。隨著新一代無線技術Wi-Fi 6和5G的引入，再次引發了新一輪的辯論——二者是融合、共存還是競爭？

多年來，Wi-Fi 6與5G這兩種不同類型的無線技術一直是共存的，Wi-Fi和蜂窩網絡的標準越來越多地交織在一起。行業機構包括Wi-Fi聯盟、IEEE、無線寬帶聯盟（WBA）、下一代移動網絡聯盟（NGMN）和3GPP也加入了這場討論，從標準制定到潛在應用，多方均致力于以實現5G和Wi-Fi之間的互動和融合為主攻方向。

Wi-Fi 6和5G

兩種相生相伴的無線技術

Wi-Fi的網絡標準是IEEE 802.11的變體，有IEEE 802.11a、802.11b、801.11g等不同版本。工作頻段為為2.4 GHz或5 GHz，其中2.4GHz頻段支持IEEE 802.11b/g/n/ax標準，5GHz頻段支持IEEE 802.11a/n/ac/ax標準。Wi-Fi 6是Wi-Fi聯盟對IEEE 802.11局域網設備和互聯網接入標準系列中IEEE 802.11ax標準的行業命名。有限的安全性、可擴展性和效率一直是傳統Wi-Fi技術面臨的挑戰?；贗EEE 802.11ax標準的Wi-Fi 6其效率和性能顯著增強，它能提供4倍的高容量和75%的低延遲，速度幾乎是前代Wi-Fi 5.2的3倍。

隨著互聯網用戶數量的不斷增加，Wi-Fi 6正在獲得足夠的市場吸引力。根據Markets and Markets發布的最新研究報告“2027年Wi-Fi 6市場全球預測”，全球Wi-Fi 6市場規模預計將從2022年的115億美元增長到2027年的262億美元，復合年增長率（CAGR）達到17.9%，其中易部署性是Wi-Fi 6領先的重要原因之一。如果企業只是將現有的Wi-Fi網絡升級到Wi-Fi 6，成本方面也不會有大幅度的增加，因為Wi-Fi 6完全做到了后向兼容，原有的前代Wi-Fi設備不必淘汰，仍可留用。

5G是蜂窩網絡的第五代技術標準，于2018年由3GPP第15版推出，移動網絡運營商于2019年開始商業化部署，5G被認為是對4G和LTE的重大升級。5G網絡可提供比4G/LTE高50倍的速度、10倍的延遲和1,000倍的容量。其改進的性能，如提高的速度、覆蓋范圍、可靠性和安全性，有望在廣泛的行業中啟用大量新應用。相比Wi-Fi 6，5G的優勢主要體現在服務延遲、移動漫游和戶外覆蓋等方面。缺點是在室內部署5G網絡的成本較高，并且存在終端兼容性差的問題。

Wi-Fi 6和5G分別代表了未授權和授權頻譜中的最新新興無線標準，多年來，Wi-Fi和蜂窩通信技術都取得了長足的進步，并基本保持了平行發展的態勢。這兩種技術都不能單獨服務于全方位的企業服務和應用程序。也可以說，蜂窩和Wi-Fi間接地推動了彼此的發展。隨著用戶越來越依賴家中或辦公室的高速Wi-Fi連接，這推動了對蜂窩網絡上相同連接質量的需求。同樣，蜂窩連接無處不在的特性也引發了對Wi-Fi的類似期望，因此越來越重視開放漫游等功能的開發。

圖1：20多年來，在技術上，Wi-Fi和蜂窩技術

遵循著平行發展的路徑（圖源：維基百科）

如果一定要在Wi-Fi 6和5G之間做些比較，從應用角度看，在頻譜、終端生態系統、網絡成本、易于部署、靈活性和管理要求等方面，Wi-Fi 6要優于5G。Wi-Fi 6的不足也很明顯，在大規模室外覆蓋場景中表現不佳，無法滿足超低延遲要求（<10 ms）。

5G和Wi-Fi6

融合還是競爭？

隨著5G在媒體和廣告上的大量投入，人們可能會認為企業中的下一代無線網絡將幾乎完全圍繞5G展開，Wi-Fi 6充其量只能起到支持作用。事實真的這樣嗎？在德勤（Deloitte）對來自9個國家的437名網絡高管進行的2021全球先進無線技術調查（Global Advanced Wireless Survey）中所揭示的結果并非如此。受訪者中，有45%的企業同時在測試或部署Wi-Fi 6和5G，以便實現其先進的無線網絡部署。幾乎所有的受訪者（98%）都預計他們的組織會在三年內使用這兩種技術。未來三年，企業在無線網絡上的支出有48%將用于Wi-Fi，52%用于蜂窩技術。

Wi-Fi 6和5G有一些功能很相似，比如它們都可以實現千兆速度和低延遲。但兩者的差異也很明顯，主要是在覆蓋范圍、移動性支持和成本等方面。

由于部署、維護和擴展成本較低，尤其是在接入點需要為更多用戶服務的情況下，因此，Wi-Fi技術非常適用于更小、更便宜的局域網，并成為家庭和商業環境中的主導技術。我們常用的PC、平板電腦、智能手機、流媒體設備、電視機和打印機，這些設備幾乎全靠Wi-Fi技術連接到網絡。

而5G等蜂窩網絡主要用于室內和室外廣域網，跨大地理區域移動的設備，除了智能手機，現在的5G還在互聯汽車、智能城市，甚至大型制造業務中開始規模部署?？紤]到運營蜂窩網絡的豐富經驗，網絡提供商可以提供關鍵功能，如網絡安全、隱私等，對于一些任務關鍵型服務，例如那些需要免受設備干擾的服務，5G具有明顯的優勢。

隨著Wi-Fi 6和5G的更好集成，網絡運營商也開始著手引導和優化這兩種網絡的流量，例如，將更多的流量轉移到Wi-Fi網絡從而減少蜂窩網絡的擁塞。作為5G在先進無線解決方案中的重要合作伙伴，Wi-Fi 6將在企業通過下一代無線連接追求利益最大化方面發揮重要的作用。從優勢互補的角度出發，我們看到的應用場景大多是5G和Wi-Fi6這兩種技術的混合使用。

據IDC稱，到2025年，全球每秒將連接超過15.2萬臺物聯網（IoT）設備。Wi-Fi 6和5G的出現為任務關鍵型IoT設備的可靠連接提供了保障。

在零售業務中

分析收集的數據（購買歷史、庫存趨勢和落腳點等），預測應該在哪里展示什么產品、每個產品的數量以及如何開發產品，這些決策都將變得輕而易舉。

在制造業中

5G和Wi-Fi 6組成的先進無線網絡在連接機器和設備以推動智能工廠解決方案方面發揮著關鍵作用。

在醫療保健上

隨著5G和Wi-Fi 6的協同工作，醫療保健部門可以引入遠程手術和遠程診斷。

在供應鏈和物流上

5G和Wi-Fi 6的推出真正改變了與終端消費者之間存在的最后一公里互動問題。

在車聯網中

連接的汽車可以為用戶的設備提供車載Wi-Fi，而汽車本身連接到5G蜂窩網絡。

通常，5G可能會在公眾通信中占據最大份額，但Wi-Fi 6設備的銷量正在悄悄地大幅上漲。據德勤（Deloitte）預測，2022年，Wi-Fi 6設備的出貨量將超過5G設備，至少達到25億部，而5G設備的出貨量約為15億部。智能手機、平板電腦和PC這些是最常用的配備Wi-Fi 6的設備，現在Wi-Fi 6正在大規模用于包括無線攝像機、智能家居設備、游戲控制臺、可穿戴設備和AR/VR耳機等設備。

采用Wi-Fi 6和5G被視為一項戰略要求，將為企業帶來一個新的無線接入時代。隨著Wi-Fi6與5G的融合，企業可以在任何地方開展業務，同時保持員工的高效工作和最佳的用戶體驗。2021年，無線寬帶聯盟（WBA）和下一代移動網絡聯盟（NGMN）聯合發布了一份報告，該報告強調了Wi-Fi6與5G融合的優點，指出了許多用例和垂直領域可以從這兩種技術之間更緊密的融合中受益。此外，3GPP越來越多地尋求在每個新版本中加入一些標準以實現Wi-Fi和蜂窩網絡之間的融合。同樣，由Wi-Fi聯盟贊助的IEEE多年來也一直在討論實現Wi-Fi 6和5G融合的潛在途徑?，F在，全球83%的服務提供商、設備制造商和企業將在2022年底之前部署或計劃部署Wi-Fi 6/6E，這是WBA最新跨行業調查的一個關鍵發現。

Wi-Fi6的最新進展

2020年4月，聯邦通信委員會（FCC）一致投票決定將6GHz頻段開放給未經許可的用戶。Wi-Fi聯盟將在6GHZ或以上運行的IEEE 802.11ax版本命名為Wi-Fi 6E。Wi-Fi 6E能提供低延遲和更快的數據速率，并提供高帶寬應用所必需的多達7個160MHz信道，它極大地擴展了Wi-Fi 6的可用頻譜，解決了需要數十億字節速度的應用中數據傳輸問題，如物聯網、統一通信、云計算、AR和VR等。

雖然Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E是相同的技術，但它們的頻譜是不同的。Wi-Fi 6E的頻段位于6GHz，有助于擴展Wi-Fi 6的功能和效率。在兼容性上，Wi-Fi 6E接入點支持后向兼容，這意味著現有的Wi-Fi設備仍可繼續使用。在出貨量上，2021年，超過50%的Wi-Fi產品發貨是Wi-Fi 6。IDC預測，到2025年，Wi-Fi 6產品的出貨量將達到52億，其中41%將是Wi-Fi 6E。

隨著智能手機在全球范圍內的日益普及，Wi-Fi技術的使用量也在增加。此外，世界各國政府正在建設具有公共Wi-Fi網絡的智能城市，以幫助教育和醫療等多種服務行業。這些因素增加了家庭、辦公室和公共場所的Wi-Fi使用量，增加了Wi-Fi芯片組的銷售。

來自Wi-Fi聯盟的數據，2022年，Wi-Fi用戶將需要更高效、可靠和安全的連接，預計將有近180億臺Wi-Fi設備投入使用。根據經濟合作與發展組織（Organizationfor Economic Co-operation and Development）的調查，到2025年，全球擁有電腦的家庭數量預計將增至12.6247億。計算機使用量的大幅增加為Wi-Fi芯片帶來了市場機會。

Mordor intelligence的預測表明，2022年至2027年期間，全球Wi-Fi芯片組市場的復合年增長率將達到4.4%。市場上支持Wi-Fi 6的芯片產品也越來越多

Qorvo QPF7552是為Wi-Fi 6系統設計的集成大功率前端模塊（iFEM）。該iFEM集成了bandBoost技術，可為需要在5GHz頻帶內同時在兩個無線電中同時工作的Wi-Fi三頻帶應用創建易于使用且極為緊湊的解決方案。集成的bandBoost技術將UNII1-2a中的頻帶功率降至適合在同一個電路板上使用的水平。Qorvo QPF7552在單個器件中集成了5GHz功率放大器（PA）、BandBoost BAW濾波器、單刀雙擲開關（SP2T）以及旁路低噪聲放大器（LNA），集成度高，外形小巧。

圖2：為Wi-Fi 6系統設計的集成大功率前端模塊

QPF7552功能框圖（圖源：Qorvo）

NXP IW612是業界首個支持Wi-Fi 6、Bluetooth 5.2和802.15.4的單片式三頻無線電系列，可實現同時發送和接收，為智能解決方案帶來更高性能。在需要使用集成Wi-Fi 6無線電將Thread或藍牙設備連接到云的智能家居中，IW612也非常適合邊界路由器、橋接器和網關應用。

圖3：NXP IW612單天線應用原理圖

（圖源：NXP）

聯發科最新推出的Filogic連接芯片組Filogic 830 Wi-Fi 6/6E SoC將多種功能整合到緊湊的超低功耗12nm SoC中，允許客戶為路由器、接入點和網狀系統設計不同的解決方案。SoC集成了四個Arm Cortex-A53處理器，每核運行頻率高達2GHz，處理能力高達18000 DMIPs，雙4×4 Wi-Fi 6/6E，連接速度高達6Gbps，兩個2.5千兆以太網接口和一系列外圍接口。Filogic 830的內置硬件加速引擎用于Wi-Fi卸載和聯網，實現更快、更可靠的連接。此外，該芯片組還支持聯發科FastPath低延遲應用技術，如游戲和增強現實/虛擬現實。

專用5G

能取代Wi-Fi 6 / 6E嗎？

在有關Wi-Fi 6和5G的討論中，有這樣一個詞匯出鏡率很高，那就是專用5G（Private 5G）。顧名思義，專用5G一定與5G相關，自5G推出后，3GPP第16版為專用網絡又引入了5G新無線（NR）和5G核心的增強功能。根據3GPP TS 22.261，以下是專用5G網絡的定義：

● 私人通信：屬于受限UE集的兩個或多個UE之間的通信。

● 專用網絡：不與公用網絡交互的隔離網絡部署。

● 專用切片：專用網絡切片部署，僅供特定第三方使用。

專用5G是一種安全且有彈性的下一代無線專用網絡，它專為在安全和專用網絡上要求超高帶寬、速度、可靠性和超低延遲的定制企業用例而設計。由于專用5G網絡由小蜂窩組成，因此能提供更好的覆蓋范圍。在大多數情況下，專用5G運行在非授權許可的頻譜上，例如美國的CBRS頻譜。然而，提供專用5G網絡即服務的運營商可以在其專用5G部署中使用其他可用頻譜來優化其網絡。在應用上，專用5G最初主要用于關鍵通信，如工廠自動化或跨機場或配送中心等大型場所的運營通信。

與Wi-Fi 6/6E相比，專用5G在頻譜擁有模式、部署模式和業務運營支持功能方面類似。為此，行業內就存在著這樣一個說法——專用5G將取代Wi-Fi 6 / 6E。理由是：專用5G與公共5G網絡具有相同的優勢，如高吞吐量、巨大容量、低延遲和固有的安全性，因此，在應用上專用5G具有遠超Wi-Fi 6 / 6E的優勢。

在實踐中技術專家們發現事實并非如此。專用5G不僅不會成為Wi-Fi6/6E的全面替代品，而且Wi-Fi 6 / 6E仍將是低成本網絡部署的上佳接入選擇。首先，低廉的Wi-Fi 6網絡設備、安裝和維護費用是5G或專用5G根本無法達到的。其次，為了實現更廣泛的網絡接入，Wi-Fi6/6E已經建立并具有更大的容量，其傳輸速度堪比有線。

結語

Wi-Fi 6對企業的好處是顯而易見的，它可以幫助企業快速建立自己的網絡，并根據服務變化構建這些網絡，滿足企業的定制需求。例如，企業建立辦公網絡，學校建立學生網絡接入網絡。除了傳統的Wi-Fi場景外，Wi-Fi 6還適用于企業VR/AR/4K應用、倉儲和物流AGV以及超市和工廠的資產管理。

5G專注于公共網絡，部署在具有高漫游和延遲要求的場景或終端中，例如自動駕駛汽車、無人機、室外個人網絡接入和具有超低延遲要求（小于10ms）的工廠。

Wi-Fi 6和5G是兩種互為補充的不同技術。每種技術都能滿足特定的業務需求或條件。擁有大型戶外業務的公司可能會考慮5G以滿足其無線網絡需求。中小型企業的無線需求可以選擇經濟高效的Wi-Fi 6解決方案。具有室內操作或確定接入點的組織可以為其支持6 GHz的設備而選擇使用Wi-Fi 6E。Wi-Fi6/6E和5G網絡之間的互操作性為用戶的網絡應用提供了無縫連接，并共同推動著網絡創新的成功。

隨著Wi-Fi 6/6E和5G的發展，它們各自的應用領域一定會有重疊。盡管存在著這種重疊，但這兩種技術仍將保持互補的關系，兩者誰都無法替代對方。正是這種融合、共存、互補的關系，間接地推動了彼此的發展。

審核編輯：湯梓紅