Wi—Fi的未来：好戏还在后面

Craig+Mathias

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，IEEE 802.11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60 GHz频段

很难相信第一个（1997）IEEE 802.11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Wave 2（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60 GHz，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160 MHz，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9 GHz还有可用的频谱，这取决于国家，而60 GHz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60 GHz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IEEE 802.11ax，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5 GHz频段内实现10Gbps，但与802.11ac不同的是，它可以部署在2.4 GHz。

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（802.11ac MU-MIMO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20 Gbps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60 GHz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聯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60 GHz。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Edgar Figueroa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802.11 PHY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（IEEE 802.11ai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500 MHz和1 GH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60 GHz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900 MHz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網络，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。

Craig Mathias——Farpoint 集团负责人

原文网址：

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