共存、竞争还是融合：5G和Wi-Fi 6该如何相处？
品慧电子讯Wi-Fi是一种无线局域网（LAN）技术，主要用于室内，例如家庭或工作场所。运营商使用的蜂窝网络则是一种在室内和室外均可使用的广域网（WAN）。在业界，围绕Wi-Fi和蜂窝网络融合的争论始终存在。随着新一代无线技术Wi-Fi 6和5G的引入，再次引发了新一轮的辩论——二者是融合、共存还是竞争？
多年来，Wi-Fi 6与5G这两种不同类型的无线技术一直是共存的，Wi-Fi和蜂窝网络的标准越来越多地交织在一起。行业机构包括Wi-Fi联盟、IEEE、无线宽带联盟（WBA）、下一代移动网络联盟（NGMN）和3GPP也加入了这场讨论，从标准制定到潜在应用，多方均致力于以实现5G和Wi-Fi之间的互动和融合为主攻方向。
Wi-Fi 6和5G
两种相生相伴的无线技术
Wi-Fi的网络标准是IEEE 802.11的变体，有IEEE 802.11a、802.11b、801.11g等不同版本。工作频段为为2.4 GHz或5 GHz，其中2.4GHz频段支持IEEE 802.11b/g/n/ax标准，5GHz频段支持IEEE 802.11a/n/ac/ax标准。Wi-Fi 6是Wi-Fi联盟对IEEE 802.11局域网设备和互联网接入标准系列中IEEE 802.11ax标准的行业命名。有限的安全性、可扩展性和效率一直是传统Wi-Fi技术面临的挑战。基于IEEE 802.11ax标准的Wi-Fi 6其效率和性能显著增强，它能提供4倍的高容量和75%的低延迟，速度几乎是前代Wi-Fi 5.2的3倍。
随着互联网用户数量的不断增加，Wi-Fi 6正在获得足够的市场吸引力。根据Markets and Markets发布的最新研究报告“2027年Wi-Fi 6市场全球预测”，全球Wi-Fi 6市场规模预计将从2022年的115亿美元增长到2027年的262亿美元，复合年增长率（CAGR）达到17.9%，其中易部署性是Wi-Fi 6领先的重要原因之一。如果企业只是将现有的Wi-Fi网络升级到Wi-Fi 6，成本方面也不会有大幅度的增加，因为Wi-Fi 6完全做到了后向兼容，原有的前代Wi-Fi设备不必淘汰，仍可留用。
5G是蜂窝网络的第五代技术标准，于2018年由3GPP第15版推出，移动网络运营商于2019年开始商业化部署，5G被认为是对4G和LTE的重大升级。5G网络可提供比4G/LTE高50倍的速度、10倍的延迟和1,000倍的容量。其改进的性能，如提高的速度、覆盖范围、可靠性和安全性，有望在广泛的行业中启用大量新应用。相比Wi-Fi 6，5G的优势主要体现在服务延迟、移动漫游和户外覆盖等方面。缺点是在室内部署5G网络的成本较高，并且存在终端兼容性差的问题。
Wi-Fi 6和5G分别代表了未授权和授权频谱中的最新新兴无线标准，多年来，Wi-Fi和蜂窝通信技术都取得了长足的进步，并基本保持了平行发展的态势。这两种技术都不能单独服务于全方位的企业服务和应用程序。也可以说，蜂窝和Wi-Fi间接地推动了彼此的发展。随着用户越来越依赖家中或办公室的高速Wi-Fi连接，这推动了对蜂窝网络上相同连接质量的需求。同样，蜂窝连接无处不在的特性也引发了对Wi-Fi的类似期望，因此越来越重视开放漫游等功能的开发。
图1：20多年来，在技术上，Wi-Fi和蜂窝技术
遵循着平行发展的路径（图源：维基百科）
如果一定要在Wi-Fi 6和5G之间做些比较，从应用角度看，在频谱、终端生态系统、网络成本、易于部署、灵活性和管理要求等方面，Wi-Fi 6要优于5G。Wi-Fi 6的不足也很明显，在大规模室外覆盖场景中表现不佳，无法满足超低延迟要求（<10 ms）。
5G和Wi-Fi6
融合还是竞争？
随着5G在媒体和广告上的大量投入，人们可能会认为企业中的下一代无线网络将几乎完全围绕5G展开，Wi-Fi 6充其量只能起到支持作用。事实真的这样吗？在德勤（Deloitte）对来自9个国家的437名网络高管进行的2021全球先进无线技术调查（Global Advanced Wireless Survey）中所揭示的结果并非如此。受访者中，有45%的企业同时在测试或部署Wi-Fi 6和5G，以便实现其先进的无线网络部署。几乎所有的受访者（98%）都预计他们的组织会在三年内使用这两种技术。未来三年，企业在无线网络上的支出有48%将用于Wi-Fi，52%用于蜂窝技术。
Wi-Fi 6和5G有一些功能很相似，比如它们都可以实现千兆速度和低延迟。但两者的差异也很明显，主要是在覆盖范围、移动性支持和成本等方面。
由于部署、维护和扩展成本较低，尤其是在接入点需要为更多用户服务的情况下，因此，Wi-Fi技术非常适用于更小、更便宜的局域网，并成为家庭和商业环境中的主导技术。我们常用的PC、平板电脑、智能手机、流媒体设备、电视机和打印机，这些设备几乎全靠Wi-Fi技术连接到网络。
而5G等蜂窝网络主要用于室内和室外广域网，跨大地理区域移动的设备，除了智能手机，现在的5G还在互联汽车、智能城市，甚至大型制造业务中开始规模部署。考虑到运营蜂窝网络的丰富经验，网络提供商可以提供关键功能，如网络安全、隐私等，对于一些任务关键型服务，例如那些需要免受设备干扰的服务，5G具有明显的优势。
随着Wi-Fi 6和5G的更好集成，网络运营商也开始着手引导和优化这两种网络的流量，例如，将更多的流量转移到Wi-Fi网络从而减少蜂窝网络的拥塞。作为5G在先进无线解决方案中的重要合作伙伴，Wi-Fi 6将在企业通过下一代无线连接追求利益最大化方面发挥重要的作用。从优势互补的角度出发，我们看到的应用场景大多是5G和Wi-Fi6这两种技术的混合使用。
据IDC称，到2025年，全球每秒将连接超过15.2万台物联网（IoT）设备。Wi-Fi 6和5G的出现为任务关键型IoT设备的可靠连接提供了保障。
在零售业务中
分析收集的数据（购买历史、库存趋势和落脚点等），预测应该在哪里展示什么产品、每个产品的数量以及如何开发产品，这些决策都将变得轻而易举。
在制造业中
5G和Wi-Fi 6组成的先进无线网络在连接机器和设备以推动智能工厂解决方案方面发挥着关键作用。
在医疗保健上
随着5G和Wi-Fi 6的协同工作，医疗保健部门可以引入远程手术和远程诊断。
在供应链和物流上
5G和Wi-Fi 6的推出真正改变了与终端消费者之间存在的最后一公里互动问题。
在车联网中
连接的汽车可以为用户的设备提供车载Wi-Fi，而汽车本身连接到5G蜂窝网络。
通常，5G可能会在公众通信中占据最大份额，但Wi-Fi 6设备的销量正在悄悄地大幅上涨。据德勤（Deloitte）预测，2022年，Wi-Fi 6设备的出货量将超过5G设备，至少达到25亿部，而5G设备的出货量约为15亿部。智能手机、平板电脑和PC这些是最常用的配备Wi-Fi 6的设备，现在Wi-Fi 6正在大规模用于包括无线摄像机、智能家居设备、游戏控制台、可穿戴设备和AR/VR耳机等设备。
采用Wi-Fi 6和5G被视为一项战略要求，将为企业带来一个新的无线接入时代。随着Wi-Fi6与5G的融合，企业可以在任何地方开展业务，同时保持员工的高效工作和最佳的用户体验。2021年，无线宽带联盟（WBA）和下一代移动网络联盟（NGMN）联合发布了一份报告，该报告强调了Wi-Fi6与5G融合的优点，指出了许多用例和垂直领域可以从这两种技术之间更紧密的融合中受益。此外，3GPP越来越多地寻求在每个新版本中加入一些标准以实现Wi-Fi和蜂窝网络之间的融合。同样，由Wi-Fi联盟赞助的IEEE多年来也一直在讨论实现Wi-Fi 6和5G融合的潜在途径。现在，全球83%的服务提供商、设备制造商和企业将在2022年底之前部署或计划部署Wi-Fi 6/6E，这是WBA最新跨行业调查的一个关键发现。
Wi-Fi6的最新进展
2020年4月，联邦通信委员会（FCC）一致投票决定将6GHz频段开放给未经许可的用户。Wi-Fi联盟将在6GHZ或以上运行的IEEE 802.11ax版本命名为Wi-Fi 6E。Wi-Fi 6E能提供低延迟和更快的数据速率，并提供高带宽应用所必需的多达7个160MHz信道，它极大地扩展了Wi-Fi 6的可用频谱，解决了需要数十亿字节速度的应用中数据传输问题，如物联网、统一通信、云计算、AR和VR等。
虽然Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E是相同的技术，但它们的频谱是不同的。Wi-Fi 6E的频段位于6GHz，有助于扩展Wi-Fi 6的功能和效率。在兼容性上，Wi-Fi 6E接入点支持后向兼容，这意味着现有的Wi-Fi设备仍可继续使用。在出货量上，2021年，超过50%的Wi-Fi产品发货是Wi-Fi 6。IDC预测，到2025年，Wi-Fi 6产品的出货量将达到52亿，其中41%将是Wi-Fi 6E。
随着智能手机在全球范围内的日益普及，Wi-Fi技术的使用量也在增加。此外，世界各国政府正在建设具有公共Wi-Fi网络的智能城市，以帮助教育和医疗等多种服务行业。这些因素增加了家庭、办公室和公共场所的Wi-Fi使用量，增加了Wi-Fi芯片组的销售。
来自Wi-Fi联盟的数据，2022年，Wi-Fi用户将需要更高效、可靠和安全的连接，预计将有近180亿台Wi-Fi设备投入使用。根据经济合作与发展组织（Organizationfor Economic Co-operation and Development）的调查，到2025年，全球拥有电脑的家庭数量预计将增至12.6247亿。计算机使用量的大幅增加为Wi-Fi芯片带来了市场机会。
Mordor intelligence的预测表明，2022年至2027年期间，全球Wi-Fi芯片组市场的复合年增长率将达到4.4%。市场上支持Wi-Fi 6的芯片产品也越来越多
Qorvo QPF7552是为Wi-Fi 6系统设计的集成大功率前端模块（iFEM）。该iFEM集成了bandBoost技术，可为需要在5GHz频带内同时在两个无线电中同时工作的Wi-Fi三频带应用创建易于使用且极为紧凑的解决方案。集成的bandBoost技术将UNII1-2a中的频带功率降至适合在同一个电路板上使用的水平。Qorvo QPF7552在单个器件中集成了5GHz功率放大器（PA）、BandBoost BAW滤波器、单刀双掷开关（SP2T）以及旁路低噪声放大器（LNA），集成度高，外形小巧。
图2：为Wi-Fi 6系统设计的集成大功率前端模块
QPF7552功能框图（图源：Qorvo）
NXP IW612是业界首个支持Wi-Fi 6、Bluetooth 5.2和802.15.4的单片式三频无线电系列，可实现同时发送和接收，为智能解决方案带来更高性能。在需要使用集成Wi-Fi 6无线电将Thread或蓝牙设备连接到云的智能家居中，IW612也非常适合边界路由器、桥接器和网关应用。
图3：NXP IW612单天线应用原理图
（图源：NXP）
联发科最新推出的Filogic连接芯片组Filogic 830 Wi-Fi 6/6E SoC将多种功能整合到紧凑的超低功耗12nm SoC中，允许客户为路由器、接入点和网状系统设计不同的解决方案。SoC集成了四个Arm Cortex-A53处理器，每核运行频率高达2GHz，处理能力高达18000 DMIPs，双4×4 Wi-Fi 6/6E，连接速度高达6Gbps，两个2.5千兆以太网接口和一系列外围接口。Filogic 830的内置硬件加速引擎用于Wi-Fi卸载和联网，实现更快、更可靠的连接。此外，该芯片组还支持联发科FastPath低延迟应用技术，如游戏和增强现实/虚拟现实。
专用5G
能取代Wi-Fi 6 / 6E吗？
在有关Wi-Fi 6和5G的讨论中，有这样一个词汇出镜率很高，那就是专用5G（Private 5G）。顾名思义，专用5G一定与5G相关，自5G推出后，3GPP第16版为专用网络又引入了5G新无线（NR）和5G核心的增强功能。根据3GPP TS 22.261，以下是专用5G网络的定义：
● 私人通信：属于受限UE集的两个或多个UE之间的通信。
● 专用网络：不与公用网络交互的隔离网络部署。
● 专用切片：专用网络切片部署，仅供特定第三方使用。
专用5G是一种安全且有弹性的下一代无线专用网络，它专为在安全和专用网络上要求超高带宽、速度、可靠性和超低延迟的定制企业用例而设计。由于专用5G网络由小蜂窝组成，因此能提供更好的覆盖范围。在大多数情况下，专用5G运行在非授权许可的频谱上，例如美国的CBRS频谱。然而，提供专用5G网络即服务的运营商可以在其专用5G部署中使用其他可用频谱来优化其网络。在应用上，专用5G最初主要用于关键通信，如工厂自动化或跨机场或配送中心等大型场所的运营通信。
与Wi-Fi 6/6E相比，专用5G在频谱拥有模式、部署模式和业务运营支持功能方面类似。为此，行业内就存在着这样一个说法——专用5G将取代Wi-Fi 6 / 6E。理由是：专用5G与公共5G网络具有相同的优势，如高吞吐量、巨大容量、低延迟和固有的安全性，因此，在应用上专用5G具有远超Wi-Fi 6 / 6E的优势。
在实践中技术专家们发现事实并非如此。专用5G不仅不会成为Wi-Fi6/6E的全面替代品，而且Wi-Fi 6 / 6E仍将是低成本网络部署的上佳接入选择。首先，低廉的Wi-Fi 6网络设备、安装和维护费用是5G或专用5G根本无法达到的。其次，为了实现更广泛的网络接入，Wi-Fi6/6E已经建立并具有更大的容量，其传输速度堪比有线。
结语
Wi-Fi 6对企业的好处是显而易见的，它可以帮助企业快速建立自己的网络，并根据服务变化构建这些网络，满足企业的定制需求。例如，企业建立办公网络，学校建立学生网络接入网络。除了传统的Wi-Fi场景外，Wi-Fi 6还适用于企业VR/AR/4K应用、仓储和物流AGV以及超市和工厂的资产管理。
5G专注于公共网络，部署在具有高漫游和延迟要求的场景或终端中，例如自动驾驶汽车、无人机、室外个人网络接入和具有超低延迟要求（小于10ms）的工厂。
Wi-Fi 6和5G是两种互为补充的不同技术。每种技术都能满足特定的业务需求或条件。拥有大型户外业务的公司可能会考虑5G以满足其无线网络需求。中小型企业的无线需求可以选择经济高效的Wi-Fi 6解决方案。具有室内操作或确定接入点的组织可以为其支持6 GHz的设备而选择使用Wi-Fi 6E。Wi-Fi6/6E和5G网络之间的互操作性为用户的网络应用提供了无缝连接，并共同推动着网络创新的成功。
随着Wi-Fi 6/6E和5G的发展，它们各自的应用领域一定会有重叠。尽管存在着这种重叠，但这两种技术仍将保持互补的关系，两者谁都无法替代对方。正是这种融合、共存、互补的关系，间接地推动了彼此的发展。
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