Wi—Fi的未來：好戲還在后面

Craig+Mathias

第一個Wi-Fi標準發(fā)布20年后，該技術將迎來創(chuàng)新浪潮。

當今的無線局域網速度在千兆以上，而且功能豐富，價格/性能也令人印象深刻，人們可能會覺得無線局域網專利局應該快關門了。

但實際上，Wi-Fi技術在很多方面仍然非?；钴S，包括新的物理層，IEEE 802.11工作組和Wi-Fi聯(lián)盟的新進展，以及各種各樣的應用，例如，對關鍵任務實時性要求很高的企業(yè)應用和物聯(lián)網應用等。

事實上，Wi-Fi的創(chuàng)新速度絲毫沒有減慢的跡象。的確，未來五年將會有驚人的進步，新一代產品可以滿足更廣泛的現(xiàn)實需求，而不僅僅是提高吞吐量。本文將介紹Wi-Fi技術和產品當前的主要活動，探討仍然存在的關鍵問題和挑戰(zhàn)。

當前的挑戰(zhàn)：延遲、密度和60 GHz頻段

很難相信第一個（1997）IEEE 802.11標準誕生距今已經20年了——這是一項突破性的工作，使無線局域網達到了相當高的1M和2Mbps水平。但即使正在開發(fā)的新標準能夠達到10甚至20+ Gbps，Wi-Fi未來真正面對的問題和機遇并不在于吞吐量。

相反，今天的核心問題和機遇是每一應用的容量、成本、管理和支持，例如從低吞吐量、高延遲的物聯(lián)網直至流4K視頻等應用。當然，吞吐量越高，總不會有壞處。

吞吐量與頻譜（帶寬）、調制（信息如何被編碼）、信道編碼（增加完整性和處理物理射頻信道的要求）、保護間隔（在一次傳輸過程中，不可避免的回波和反射消失所需要的時間），以及當前的瞬時射頻環(huán)境（包括來自其他Wi-Fi和非Wi-Fi數(shù)據流的干擾）等因素有關。

雖然802.11ac的Wave 2（非官方但事實標準）體現(xiàn)了Wi-Fi的狀態(tài)，但它決不是WLAN性能的上限。802.11ad定義了類似（接近7Gbps）的性能，但在60 GHz，還是沒有牌照的ISM頻段。與第一個5GHz標準的情況一樣，802.11a網絡工作組已經不再考慮60GHz，主要原因是其覆蓋范圍有限。

事實證明，更加密集地部署接入點，在地理位置上更有效地重用信道，采取這些措施還是能夠解決覆蓋范圍有限這一問題——隨著Wi-Fi信道帶寬從20增加到40、80甚至160 MHz，導致在任何給定物理位置同時可用的信道數(shù)量下降，因此，信道帶寬越來越重要。

7到9 GHz還有可用的頻譜，這取決于國家，而60 GHz并不缺乏可用帶寬——但由于沒有客戶需求，以及802.11ac還不能滿足所有當前應用需求，因此供應商們推出產品的速度很慢。

然而，我們認為采用60 GHz是不可避免的，因為有太多的用戶、設備和應用即使不要求提高吞吐量，也會要求降低延時。

即將到來的IEEE 802.11ax，802.11ay等

為了滿足這些需求，當前很多行業(yè)關注的焦點是即將到來的802.11ax標準，其目標是在5 GHz頻段內實現(xiàn)10Gbps，但與802.11ac不同的是，它可以部署在2.4 GHz。

這很有可能最終促使采用802.11n之前標準的設備被淘汰。雖然802.11ax還處于開發(fā)階段，我們期望它能夠結合正交頻分多址（OFDMA）、雙向多用戶MIMO（802.11ac MU-MIMO僅為下行鏈路），并且還有一些其他旨在提高效率和可靠性的增強功能。我們預計在2018年將會出現(xiàn)802.11ax產品——即使在2019年初之前，標準還沒有最終完成。

在60GHz前端，盡管802.11ad立足未穩(wěn)，但其后續(xù)技術802.11ay達到了20 Gbps以上甚至有可能超過100Gbps。然而，由于原始吞吐量相對不太重要，因此，802.11ay可能像802.11ad那樣，其需求并不大。

然而，我們認為即使是采用了802.11ax，對更多頻譜的需求將促使有相當數(shù)量的用戶轉向60 GHz的寬闊空間，而802.11ay今后可能比目前我們所看到的更受歡迎。

802.11正在進行的其他活動包括802.11aq（預關聯(lián)發(fā)現(xiàn)）和802.11az（下一代定位）。802.11aq使用戶能夠在進行關聯(lián)過程和連接之前確定某一網絡上有哪些服務，而802.11az在位置上應用往返時間，進行跟蹤和定位，其結果應該比當前的方法更準確。

我們預計，802.11az將推動與藍牙LE信標的競爭，這顯然會促進室內定位應用的發(fā)展。

Wi-Fi聯(lián)盟：首要任務

Wi-Fi聯(lián)盟，可以說是迄今為止最成功的商業(yè)聯(lián)盟，成立之初是為了給快速發(fā)展的802.11提供互操作性測試和認證。由于IEEE不提供認證、合規(guī)性和性能測試，所以這項活動對802.11早期成功起到了非常重要的作用。

Wi-Fi聯(lián)盟隨著時間的推移承擔的工作越來越多。例如，它開發(fā)了Wi-Fi受保護訪問（WPA），以應對802.11的WEP安全問題。最近，它收購了無線千兆位聯(lián)盟（WiGig）來推廣60 GHz。今天，Wi-Fi聯(lián)盟在很多領域都非?；钴S，比較突出的有：

802.11ax認證——在最近與Wi-Fi聯(lián)盟首席執(zhí)行官Edgar Figueroa的對話中，他談到，在最終標準發(fā)布之前，802.11ax臨時Wi-Fi認證“并不奇怪”，最近802.11 PHY越來越盛行，加速了802.11ax產品的推出。

改善用戶體驗——他補充道，專注于容量、密度和多頻帶操作是首要任務。多線程操作中的工作可能導致在許多企業(yè)級Wi-Fi系統(tǒng)中，已經以專有形式提供的頻段切換功能被標準化（在行業(yè)協(xié)會中，而不是正式標準機構）。

更好的連接體驗——Figueroa還指出，提高鏈路設置（IEEE 802.11ai在這方面也很活躍）和連接速度，在任何給定時刻及時選擇最佳接入點，并處理拒絕漫游的難纏客戶（盡管客戶體驗和全系統(tǒng)性能得到了很大改善）——通過這樣的舉措可以實現(xiàn)以上這些要求。

頻譜問題

另一非常有趣和重要的Wi-Fi活動側重于頻譜可用性的關鍵問題，以及與占用這些頻譜的其他競爭技術共存（最著名的是在無牌照頻段中運行的LTE）。

Wi-Fi聯(lián)盟最近發(fā)布了一份報告，估計500 MHz和1 GH之間的“新”頻譜（取決于位置），將在2025年之前被要求用于處理將大幅增長的Wi-Fi數(shù)據流。

我們認為，監(jiān)管機構不太可能將這么多的頻譜分配給無牌照用途。該研究中使用的模型假設10～20%的數(shù)據流將使用60 GHz頻帶，這再次導致我們得出結論，802.11ad和802.11ay的部署要比目前認為的更廣泛。

另一方面，我們認為802.11af的電視空白頻段不太可能有很多活動——主要是因為這一頻段內的可用頻道數(shù)量有限。盡管如此，一些室外物聯(lián)網活動可以使用這一頻譜，Wi-Fi聯(lián)盟也在物聯(lián)網領域非常活躍。

由于大多數(shù)企業(yè)Wi-Fi鏈路的覆蓋范圍有限，頻譜上面臨的最大挑戰(zhàn)可能來自于采用LAA-LTE和LTE-U在無牌照頻段部署LTE。目前，還很難說Wi-Fi將會和這種類型的部署并存。

考慮到大部分企業(yè)都直接控制了在其內部部署的系統(tǒng)和解決方案，因此，絕大多數(shù)企業(yè)可能不太關注這個問題。然而，公共場所和住宅環(huán)境可能會隨著時間的推移而面臨風險。我們認為最好的答案是蜂窩和Wi-Fi鏈路之間的硬切換，聯(lián)盟正在這方面開展工作。

Wi-Fi和物聯(lián)網

目前在很多應用和市場的最前沿，各種其他Wi-Fi的開發(fā)非?；钴S。有顯著的證據表明Wi-Fi今后實際上將主導物聯(lián)網市場。許多Wi-Fi實現(xiàn)具有功率、外形尺寸、組件成本以及相關的物理和電子特性，使Wi-Fi幾乎能夠在任何物聯(lián)網、寬帶通信等領域得以應用。

而且，最重要的是，基于Wi-Fi的物聯(lián)網客戶可以利用現(xiàn)有的和通用的，雖然還不是普遍存在的基礎設施，這大大降低了解決方案的成本。許多物聯(lián)網應用可能會處在900 MHz頻段，這些頻段最初是用于WLAN，而現(xiàn)在被802.11ah占用。

專用短距離通信（DSRC）在自動駕駛汽車等車輛應用（802.11p涵蓋了這一應用）中變得尤為重要。Wi-Fi在無線和移動應用中的作用是首屈一指的，目前還無可替代。

Wi-Fi成了文化

不僅僅是普通終端用戶網絡訪問，Wi-Fi在各種應用中部署的機會都非常大。雖然藍牙將仍然是耳機以及音樂和電話音頻鏈接的首選技術，但Wi-Fi會在企業(yè)、住宅、高密度公共空間中應用的更加廣泛，而且還會有更新的應用和市場機會。

醫(yī)院將使用Wi-Fi進行室內和校園導引，以及實時電子病歷更新和增強現(xiàn)實手術。企業(yè)將擴大其Wi-Fi網絡，以實現(xiàn)建筑安全、監(jiān)控、環(huán)境和能源監(jiān)控和實時視頻分發(fā)等任務。

今天Wi-Fi的“咒語”確實是“所有應用，無處不在”。Wi-Fi實際上已經成為文化，其覆蓋范圍和容量現(xiàn)在幾乎能滿足目前各種應用的預期和要求。這是不會改變的。

Craig Mathias——Farpoint 集團負責人

原文網址：

http：//www.networkworld.com/article/3191279/mobile-wireless/the-future-of-wi-fi-the-best-is-yet-to-come.html