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Wi-Fi 的未来:好戏还在后面

时间:2024-10-31 09:35:29

第一个Wi-Fi标准发布20年后,该技术将迎来创新浪潮。当今的无线局域网速度在千兆以上,而且功能丰富,价格/性能也令人印象深刻,人们可能会觉得无线局域网专利局应该快关门了。

但实际上,Wi-Fi技术在很多方面仍然非常活跃,包括新的物理层,IEEE802.11工作组和Wi-Fi联盟的新进展,以及各种各样的应用,例如,对关键任务实时性要求很高的企业应用和物联网应用等。

事实上,Wi-Fi的创新速度丝毫没有减慢的迹象。的确,未来五年将会有惊人的进步,新一代产品可以满足更广泛的现实需求,而不仅仅是提高吞吐量。本文将介绍Wi-Fi技术和产品当前的主要活动,探讨仍然存在的关键问题和挑战。

当前的挑战:延迟、密度和60GHz频段

很难相信第一个(1997)IEEE802.11标准诞生距今已经20年了——这是一项突破性的工作,使无线局域网达到了相当高的1M和2Mbps水平。但即使正在开发的新标准能够达到10甚至20+Gbps,Wi-Fi未来真正面对的问题和机遇并不在于吞吐量。

相反,今天的核心问题和机遇是每一应用的容量、成本、管理和支持,例如从低吞吐量、高延迟的物联网直至流4K视频等应用。当然,吞吐量越高,总不会有坏处。

吞吐量与频谱(带宽)、调制(信息如何被编码)、信道编码(增加完整性和处理物理射频信道的要求)、保护间隔(在一次传输过程中,不可避免的回波和反射消失所需要的时间),以及当前的瞬时射频环境(包括来自其他Wi-Fi和非Wi-Fi数据流的干扰)等因素有关。

虽然802.11ac的Wave2(非官方但事实标准)体现了Wi-Fi的状态,但它决不是WLAN性能的上限。802.11ad定义了类似(接近7Gbps)的性能,但在60GHz,还是没有牌照的ISM频段。与第一个5GHz标准的情况一样,802.11a网络工作组已经不再考虑60GHz,主要原因是其覆盖范围有限。

事实证明,更加密集地部署接入点,在地理位置上更有效地重用信道,采取这些措施还是能够解决覆盖范围有限这一问题——随着Wi-Fi信道带宽从20增加到40、80甚至160MHz,导致在任何给定物理位置同时可用的信道数量下降,因此,信道带宽越来越重要。

7到9GHz还有可用的频谱,这取决于国家,而60GHz并不缺乏可用带宽——但由于没有客户需求,以及802.11ac还不能满足所有当前应用需求,因此供应商们推出产品的速度很慢。

然而,我们认为采用60GHz是不可避免的,因为有太多的用户、设备和应用即使不要求提高吞吐量,也会要求降低延时。

即将到来的IEEE802.11ax,802.11ay等

为了满足这些需求,当前很多行业关注的焦点是即将到来的802.11ax标准,其目标是在5GHz频段内实现10Gbps,但与802.11ac不同的是,它可以部署在2.4GHz。

这很有可能最终促使采用802.11n之前标准的设备被淘汰。虽然802.11ax还处于开发阶段,我们期望它能够结合正交频分多址(OFDMA)、双向多用户MIMO(802.11acMUMIMO仅为下行链路),并且还有一些其他旨在提高效率和可靠性的增强功能。我们预计在2018年将会出现802.11ax产品——即使在2019年初之前,标准还没有最终完成。

在60GHz前端,尽管802.11ad立足未稳,但其后续技术802.11ay达到了20Gbps以上甚至有可能超过100Gbps。然而,由于原始吞吐量相对不太重要,因此,802.11ay可能像802.11ad那样,其需求并不大。

然而,我们认为即使是采用了802.11ax,对更多频谱的需求将促使有相当数量的用户转向60GHz的宽阔空间,而802.11ay今后可能比目前我们所看到的更受欢迎。

802.11正在进行的其他活动包括802.11aq(预关联发现)和802.11az(下一代定位)。802.11aq使用户能够在进行关联过程和连接之前确定某一网络上有哪些服务,而802.11az在位置上应用往返时间,进行跟踪和定位,其结果应该比当前的方法更准确。

我们预计,802.11az将推动与蓝牙LE信标的竞争,这显然会促进室内定位应用的发展。

Wi-Fi联盟:首要任务

Wi-Fi联盟,可以说是迄今为止最成功的商业联盟,成立之初是为了给快速发展的802.11提供互操作性测试和认证。由于IEEE不提供认证、合规性和性能测试,所以这项活动对802.11早期成功起到了非常重要的作用。

Wi-Fi联盟随着时间的推移承担的工作越来越多。例如,它开发了Wi-Fi受保护访问(WPA),以应对802.11的WEP安全问题。最近,它收购了无线千兆位联盟(WiGig)来推广60GHz。今天,Wi-Fi联盟在很多领域都非常活跃,比较突出的有:

●802.11ax认证——在最近与Wi-Fi联盟首席执行官EdgarFigueroa的对话中,他谈到,在最终标准发布之前,802.11ax临时Wi-Fi认证“并不奇怪”,最近802.11PHY越来越盛行,加速了802.11ax产品的推出。

●改善用户体验——他补充道,专注于容量、密度和多频带操作是首要任务。多线程操作中的工作可能导致在许多企业级Wi-Fi系统中,已经以专有形式提供的频段切换功能被标准化(在行业协会中,而不是正式标准机构)。

●更好的连接体验——Figueroa还指出,提高链路设置(IEEE802.11ai在这方面也很活跃)和连接速度,在任何给定时刻及时选择最佳接入点,并处理拒绝漫游的难缠客户(尽管客户体验和全系统性能得到了很大改善)——通过这样的举措可以实现以上这些要求。

频谱问题

另一非常有趣和重要的Wi-Fi活动侧重于频谱可用性的关键问题,以及与占用这些频谱的其他竞争技术共存(最著名的是在无牌照频段中运行的LTE)。

Wi-Fi联盟最近发布了一份报告,估计500MHz和1GH之间的“新”频谱(取决于位置),将在2025年之前被要求用于处理将大幅增长的Wi-Fi数据流。

我们认为,监管机构不太可能将这么多的频谱分配给无牌照用途。该研究中使用的模型假设10~20%的数据流将使用60GHz频带,这再次导致我们得出结论,802.11ad和802.11ay的部署要比目前认为的更广泛。

另一方面,我们认为802.11af的电视空白频段不太可能有很多活动——主要是因为这一频段内的可用频道数量有限。尽管如此,一些室外物联网活动可以使用这一频谱,Wi-Fi联盟也在物联网领域非常活跃。

由于大多数企业Wi-Fi链路的覆盖范围有限,频谱上面临的最大挑战可能来自于采用LAA-LTE和LTE-U在无牌照频段部署LTE。目前,还很难说Wi-Fi将会和这种类型的部署并存。

考虑到大部分企业都直接控制了在其内部部署的系统和解决方案,因此,绝大多数企业可能不太关注这个问题。然而,公共场所和住宅环境可能会随着时间的推移而面临风险。我们认为最好的答案是蜂窝和Wi-Fi链路之间的硬切换,联盟正在这方面开展工作。

Wi-Fi和物联网

目前在很多应用和市场的最前沿,各种其他Wi-Fi的开发非常活跃。有显著的证据表明Wi-Fi今后实际上将主导物联网市场。许多Wi-Fi实现具有功率、外形尺寸、组件成本以及相关的物理和电子特性,使Wi-Fi几乎能够在任何物联网、宽带通信等领域得以应用。

而且,最重要的是,基于Wi-Fi的物联网客户可以利用现有的和通用的,虽然还不是普遍存在的基础设施,这大大降低了解决方案的成本。许多物联网应用可能会处在900MHz频段,这些频段最初是用于WLAN,而现在被802.11ah占用。

专用短距离通信(DSRC)在自动驾驶汽车等车辆应用(802.11p涵盖了这一应用)中变得尤为重要。Wi-Fi在无线和移动应用中的作用是首屈一指的,目前还无可替代。

Wi-Fi成了文化

不仅仅是普通终端用户网络访问,Wi-Fi在各种应用中部署的机会都非常大。虽然蓝牙将仍然是耳机以及音乐和电话音频链接的首选技术,但Wi-Fi会在企业、住宅、高密度公共空间中应用的更加广泛,而且还会有更新的应用和市场机会。

医院将使用Wi-Fi进行室内和校园导引,以及实时电子病历更新和增强现实手术。企业将扩大其Wi-Fi网络,以实现建筑安全、监控、环境和能源监控和实时视频分发等任务。

今天Wi-Fi的“咒语”确实是“所有应用,无处不在”。Wi-Fi实际上已经成为文化,其覆盖范围和容量现在几乎能满足目前各种应用的预期和要求。这是不会改变的。

CraigMathias——Farpoint集团负责人

原文网址:http://wwwworkworld/article/3191279/mobilewireless/the-future-of-wifi-the-best-is-yet-to-come.html
   

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