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Wi-Fi 6 与 5G 技术及应用 场景 白皮书 华为园区网络营销支持部 Version 1.0 作者：侯方明( Alan Hou) 2019 年 8 月Wi-Fi 6 与 5G 技术及应用场景白皮书 摘 要 文档版本 01 (2019-08-05) 版权所有 华为技术有限公司 ii 摘 要 随着万物互联及万物上云时代的到来，人们对“ 高带宽、低时延、泛联接” 的移动网络要求越来越高。Wi -Fi 6 与 5G 凭借各自的技术优势，成为新时代的关键联接技术。 本文介绍了 Wi-Fi 6 与 5G 各自的技术特点及主要应用场景，并从频谱、终端生态、安全性及应用场景等方面对两者做了对比 ；阐明 Wi-Fi 6 网络与 5G 网络各有自己的最佳使用场景， 谁也取代不了谁， 两者在一定场景上可以互相补充； 告知读者 在合适的场景选取合适的技术，能够为企业节约成本、提高效率，加速企业的数字化转型。 本白皮书编写过程中，得到了华为园区网络各部门的大力支持。经过多次深入探讨 和评审，为白皮书的观点形成与编写提供了有力支撑。后续我们将根据市场及客户的反馈意见，在持续深入研究的基础上适时修订和发布新版报告。 Wi-Fi 6 与 5G 技术及应用场景白皮书 目 录 文档版本 01 (2019-08-05) 版权所有 华为技术有限公司 iii 目 录 摘 要 . ii 1 概述 . 1 2 Wi-Fi 6 与 5G 技术介绍 . 2 2.1 Wi-Fi 6 简介 . 2 2.1.1 Wi-Fi 6 介绍 . 2 2.1.2 Wi-Fi 的主要应用场景 . 3 2.2 5G 技术简介 . 4 2.2.1 5G 技术介绍 . 4 2.2.2 5G 专网应用场景 . 6 2.3 Wi-Fi 6 与 5G 共用技术 . 7 2.3.1 提高信道利用效率的 OFDMA 技术 . 7 2.3.2 MU-MIMO 和 Massive MIMO . 8 2.4 5G 技术加持的华为 Wi-Fi 6 . 9 2.4.1 5G 技术加持的华为 Wi-Fi 6 智能天线技术 . 9 2.4.2 5G 技术加持的华为 Wi-Fi 智能射频调优技术（SmartRadio ） . 10 2.4.3 5G 技术加持的 Wi-Fi 6 应用加速技术（Dynamic Turbo ） . 10 2.4.4 5G 技术加持的 Wi-Fi 6 无损漫游体验 (Lossless Roaming) . 11 3 Wi-Fi 6 与 5G 对比 .12 3.1 频谱 . 12 3.1.1 Wi-Fi 频谱 . 12 3.1.2 5G 频谱 . 13 3.2 终端生态 . 14 3.3 网络稳定性及灵活性 . 15 3.4 安全性 . 16 3.4.1 Wi-Fi 安全介绍 . 16 3.4.2 WPA3 使 Wi-Fi 6 更安全 . 17 Wi-Fi 6 与 5G 技术及应用场景白皮书 目 录 文档版本 01 (2019-08-05) 版权所有 华为技术有限公司 iv 3.4.3 5G 安全 . 18 3.4.4 钓鱼 AP 与伪基站 . 19 3.4.5 安全对比 . 20 3.5 典型应用场景对比 . 21 3.5.1 室外覆盖 . 21 3.5.2 室内高密覆盖 . 22 3.5.3 VR/AR 等高带宽需求场景 . 23 3.5.4 工业生产制造 . 24 3.5.5 多分支场景 . 26 3.5.6 室内物联网场景 . 27 4 总结 .28 4.1 Wi-Fi 6 与 5G 技术对比总结 . 28 4.2 Wi-Fi 6 与 5G 应用场景对比总结 . 29 A 缩略语 .31 Wi-Fi 6 与 5G 技术及应用场景白皮书 1 概述 文档版本 01 (2019-08-05) 版权所有 华为技术有限公司 1 1 概述 在我们即将进入的万物互联的世界中，网络是基础设施，为人、机、物全面互联提供基础设施，促进各种数据的充分流动和无缝集成。Wi -Fi 和移动通信技术是物联融合的两大重要联接技术，一直在持续的满足人与人、人与物及物与物的随时随地联接。 长期以来， Wi-Fi 和蜂窝网络就像移动设备上的两大高手，各有分工：一个主室内，一个主室外。多年来 Wi-Fi 以其 频谱开放 、兼容性好、易部署的特点，一直是室内覆盖大量数据流量的主要技术：比如下载和高清视频之类；蜂窝网络以广覆盖满足语音及 室外数据流量的需求。 蜂窝网络和 Wi-Fi 在接下来两年中，都将迎来一次巨大的升级。 Wi-Fi 6 与 5G 代表未来网络发展的主要方向，均能提供高带宽、高并发、低时延的网络，将驱动社会从人与人之间的宽带互联逐步扩展到万物互联，从而更加深远地影响未来人类社会的生活和工作方式。万物互联的智能世界中将涌现出如虚拟现实（VR ）、自动驾驶、远程医疗等丰富多彩的业务应用。 2019 年被称为 Wi-Fi 6 与 5G 的元年，业界关于 Wi-Fi 6 与 5G 技术应用的讨论从未停止，因此深入理解 Wi-Fi 6 与 5G 的技术特点、各自适合的应用场景是非常有必要的。 Wi-Fi 6 与 5G 技术及应用场景白皮书 2 Wi-Fi 6 与 5G 技术介绍 文档版本 01 (2019-08-05) 版权所有 华为技术有限公司 2 2 Wi-Fi 6 与 5G 技术介绍 2.1 Wi-Fi 6 简介 2.1.1 Wi-Fi 6 介绍 Wi-Fi 诞生 20 年来 ，其应用价值及商业 价值被行业广泛认可。今天，我们能在几乎所有移动设备中和大多数室内环境中发现 Wi-Fi。Wi -Fi 在智能手机和笔记本电脑中的配置率已经接近 100%，而且 Wi-Fi 正在快速扩展到创新性消费类电子设备、物联网（IoT ）和车辆中。据 Wi-Fi 联盟统计，目前有超过 100 亿台 Wi-Fi 设备在使用中，在全球范围内，Wi -Fi 承载了超过一半的数据流量，个人、家庭、政府、组织每天都依赖于 Wi-Fi。 图 2-1： Wi-Fi 发展历程 2018 年 10 月， Wi-Fi 联盟为更好的推广 Wi-Fi 技术，参考通讯技术命名方式，重新命名 Wi-Fi 标准，其中 802.11ax 被命名为 Wi-Fi 6， 11ac 被命名为 Wi-Fi 5，以此类推。Wi -Fi 联盟计划在 2019 年第三季度对 Wi-Fi 6 产品进行认证，因此 2019 年被看作是 Wi-Fi 6 元年。 Wi-Fi 的一大特征是向下的兼容性，Wi -Fi 6 网络里完全兼容 Wi-Fi 5 及以前 协议的终端接入。 Wi-Fi 6 是下一代 Wi-Fi，除了提供更高的速度和更大的容量、更低的延迟以及更加精细化的流量管理以外，Wi -Fi 6 还将拥有更高的频谱效率、更大的覆盖范围、更节能的接入终端功耗需求、更高的可靠性和安全性，以及对流量消耗型和时延敏感型应用的Wi-Fi 6 与 5G 技术及应用场景白皮书 2 Wi-Fi 6 与 5G 技术介绍 文档版本 01 (2019-08-05) 版权所有 华为技术有限公司 3 接入能力，它将大幅扩展 Wi-Fi 网络的应用范围和场景，从企业办公网络扩展到企业生产网络。 图 2-2: Wi-Fi 6 理论带宽 Wi-Fi 6 技术 会带来以下改变以提高接入用户的体验： 理论带宽 9.6Gbps 的超高带宽（1 60MHz 频宽下 8 条流） AP 接入容量是 Wi-Fi 5(802.11ac)的 4 倍，支持更多的终端并发接入 终端功耗节约 30%以上，满足物联网终端对低功耗的要求 除了 OFDMA 技术及 MU-MIMO 技术（在第 2.3 章介绍）， Wi-Fi 6 还有以下关键技术： 目标唤醒时间 TWT（ Target Wake Time） 是 Wi-Fi 6 支持的另一个重要的资源调度功能，它允许设备协商什么时候和多久会唤醒发送或接收数据，无线接入点可以将客户端设备分组到不同的 TWT 周期，从而减少唤醒后同时竞争无线介质的设备数量。 TWT 还增加了设备睡眠时间，从而大大提高了电池寿命。 信道空间复用技术 （ Spatial reuse technique） -BSS Color：频率资源的匮乏是 Wi-Fi 心中的痛，尤其是在封闭的高密度场馆里，部署多个 AP 时， AP 可以听到其他所有同信道 AP 的帧，即使是最强大的调频算法也难以解决同频干扰问题。为了提升密集部署环境中系统整体性能和频谱资源的有效利用， Wi-Fi 6 提出了一种信道空间复用技术（Spatial reuse technique ）- BSS Color，在帧中增加了 6 个 bit 的标识符，可以区分不同 AP 相同信道的 BSS。 2.1.2 Wi-Fi 的主要应用场景 Wi-Fi 网络建立了分布式连接架构，使 Wi-Fi 能够承载绝大部分无线流量，并在住宅内、建筑物内、设备密集的室外区域等最需要的地方提供宽带连接。 企业、学校、制造、医疗、政府、酒店、机场，咖啡厅，你能想到有人活动的室内地方几乎都有 Wi-Fi 覆盖，例如现在几乎不可能找到一个不向顾客提供 Wi-Fi 接入的机Wi-Fi 6 与 5G 技术及应用场景白皮书 2 Wi-Fi 6 与 5G 技术介绍 文档版本 01 (2019-08-05) 版权所有 华为技术有限公司 4 场或酒店。在住宅中，Wi -Fi 也是首选连接方式。当前 ，Wi -Fi 承载了超过一半的数据流量。 Wi-Fi 能够无处不在，取得主导地位，其高性能和设备的经济实惠性发挥了重要作用。Wi-Fi 接入点的成本很低，可支持越来越多用户的接入使 Wi-Fi 的边际成本持续降低， Wi-Fi 的每比特成本约为蜂窝网络的 1/30，因为 Wi-Fi 的资本支出（ CAPEX）和运营支出（OPEX ）都更低，而容量却更大。 Wi-Fi 6 能提供更高的数据速率、更大的网络容量、解决了高密场景的干扰问题、而且更加节能适合 IoT，Wi -Fi 6 将满足更加广泛的下一代物联网连接场景的需求。 图 2-3: Wi-Fi 6 的主要应用场景对带宽和时延的要求 Wi-Fi 是短距离的无线技术，由于 AP 发射 功率的限制（一般室外 AP 的发射功率不超过 500mw， 27dBm） ，同时要考虑终端的上行功率， Wi-Fi 不适合室外长距的覆盖，仅可用于几百米范围的室外无线覆盖以及高密度带宽需要的室外，例如学校操场。 2.2 5G 技术简介 2.2.1 5G 技术介绍 2017 年 12 月 20 日，葡萄牙里斯本 3GPP RAN 第 78 次全会正式发布了第一个5GNR（New Radio ，新空口 ）标准，并于 2018 年 6 月 14 日 3GPP 全会批准了第五代移动通信技术标准 （5G NR ） 独立组网功能。该标准的发布，加速了 5G 商用进程。 Wi-Fi 6 与 5G 技术及应用场景白皮书 2 Wi-Fi 6 与 5G 技术介绍 文档版本 01 (2019-08-05) 版权所有 华为技术有限公司 5 图 2-4: 移动通信发展历程 随着人们对 5G 研究的不断深入，全球移动通信行业逐步就 5G 应用的场景达成了共识。ITU -R（国际电信联盟无线电通信组）定义了 5G 应用的三大业务类型， 如下图所示： 增强型移动宽带（Enhanced Mobile Broadband ，简称 eMBB）； 超高可靠低时延通信 （Ultra -Reliable and Low-Latency Communications，简称URLLC）； 大规模机器类通信（ Massive Machine Type Communications，简称 mMTC）。 图 2-5: 5G 三大场景 从 3G 到 4G 的演进，是网络整体演进，即从接入网到核心网全部需要更换。5G 是不同的，为了方便向三大场景演进，5G 接入网（ 5G NR）和核心网（5G Core ）可以分别演进到 5G 时代。于是， 5GNR、5G 核心网、 4G 核心网混合搭配，就有了我们所说的非独立组网（NSA ）架构和独立组网 （SA ）架构。中国主要使用 SA 方式，是因为中国市场大，设备多，直接一步到位 SA 架构在未来满足万物互联的需求 。 Wi-Fi 6 与 5G 技术及应用场景白皮书 2 Wi-Fi 6 与 5G 技术介绍 文档版本 01 (2019-08-05) 版权所有 华为技术有限公司 6 5G 在毫米波 200MHz 的频宽下理论带宽可以达到 11.2Gbps，在 Sub-6GHz 下100MHz 的频宽下理论带宽最大为 3.3Gbps，比 LTE 有几十倍的提升。 图 2-6: 5G 理论 速率 2.2.2 5G 专网应用场景 与 2G 萌生数据、 3G 催生数据 、4G 发展数据不同， ITU-R 定义了 5G 的三大应用场景 图 2-7: ITU-R 定义的 5G 三大应用场景 自动驾驶汽车、室外无人机、智慧城市 IoT 等，都需要在室外安全、可靠、低延迟或高带宽的连接，只有 5G 可以同时满足这样严格的要求。 但同时，由于 5G 工作在较高的射频， Sub 6G（ 如 3.5GHz、 4.9GHz）和毫米波等不同的频段，按照电波传播规律，频率越高，空中传播损耗越大，进一步考虑到建筑物内部各种隔墙阻挡，高频覆盖室内深处的效果将更差。因此 5G 一般需要单独在室内部署覆盖设备，提供 5G 信号。 运营商要改变流量经营增量不增收的现状，在 5G 时代开始涉足垂直行业 ，为企业用户提供高带宽、低时延、高并发的 5G 企业专网。 为了实现差异化服务，保障关键业务，