WiFi6與5G技術的性能對比與應用探析

江西省九江市第一人民醫院 張 朔

當前，WiFi6技術與5G技術競相到來，并呈現出普及化趨勢。對此，有必要對兩種技術進行性能對比，分析各自的優缺點，為不同場景的網絡建設提供科學指導。本文淺析了兩種技術的網絡性能，并在實測仿真的基礎上，對兩種技術各自的性能進行了歸納，探究了兩種技術的具體應用，以期為相關研究和網絡建設提供借鑒。

WiFi網絡與運用商網絡在當前社會均得到了廣泛的應用，且呈現出一定的競爭態勢。當前，WiFi6和5G技術的出現引發了對二者的分析對比，但片面的理論論述和應用分析難以指導網絡建設，且會影響網絡建設的科學決策。對此，有必要基于對二者技術性能的詳細對比，并綜合考慮各類場景下實際所需的網絡建設成本、使用性能以及接入終端，對兩種技術的應用進行探究。

1 性能對比

1.1 總體性能對比

對ITU提供的5G技術需求規格進行匯總，并結合802.11ax相關性能參數，可得到802.11ax與5G性能總體對比。從關鍵特性來看，WiFi已經滿足5G技術的規劃需求。尤其是對于高密度場景相應的區域，相關業務要求的性能密度，WiFi已經遠超ITU對5G技術提出的要求。5G技術相對于WiFi，在移動性上具有顯著優勢，且在室外高速場景下的優勢較為突出。

1.2 WiFi6的特性

根據技術分析，并結合WiFi6相應的特性，可知WiFi6對如下應用場景具有較強的適用性：

（1）存在大量的并發流量，特別是上行流量具有較大需求的應用場景。例如，在無線辦公環境下的文件傳輸相關業務、家庭區域內多終端條件下的視頻播放、智慧教學應用中大量的教學視頻點播等。在此類應用場景下，WiFi6能良好提供實際高達6Gbps的吞吐性能，根據UHD視頻大致接近20Mbps的具體傳輸要求以及多用戶50%的實際吞吐降額計算，仍能對150個用戶相應的UHD視頻并發傳輸具體需求提供支持。

（2）對低時延傳輸具有較高要求的場景。例如：AR/VR傳輸、生產現場涉及的機器控制等。上述計算顯示，WiFi6提供1ms以下的雙向傳輸延遲。在確保較低時延的情況下，還能滿足高寬帶傳輸，并可以滿足對傳輸AR/VR數據流相應的要求。

（3）成本和功耗較低的M2M相應的局域應用，以智能家居為主，包括智能建筑環境下的監控以及控制需求。與傳統WiFi相比，WiFi6能提供高于15dB的鏈路附加余量，大致相當于將傳輸距離在室內環境中擴大了一倍。從功耗來看，相當于終端采用的傳輸功率更低，而保持不變的傳輸距離。在此應用模式下，WiFi將原本100mA的峰值耗電降低到10mA，與藍牙具備的峰值功耗相近。另外，采用TWT技術，能增強終端的休眠效率。上述改變能增強續航能力，并降低終端成本。

1.3 接入終端分析

將CISCO VNI分析報告作為參考，M2M終端數量在未來幾年將持續保持快速增長，智能TV以及智能手機將保持一定幅度的增長，而PC和非智能手機將呈現萎縮態勢。工作場所以及家庭環境相應的聯網設備在M2M應用中占據的份額高達70%，并以較快速度持續增長，在車聯網、市政以及醫療領域，M2M應用也呈現出較快增長。

與IOT和PC終端相比，其價格相對昂貴。筆記本在未來仍以WiFi作為主要的無線接入方式，除少數廣域M2M終端具有NB覆蓋以及移動性相關需求外，多數M2M接入互聯網的方式仍然是局域無線，例如藍牙、WiFi以及Zighee等。

2 網絡運營建設方式

5G技術在未來形成規模應用時，運營商仍然是5G公共網絡的建設方。另外，5G網絡將實現微基站覆蓋，其運營成本和難度將出現降低。在此情況下，少數中大型企業可能會采用5G專網，并可以滿足生產場所對無線連接的相關需求。對于WiFi網絡來說，因為5G協議框架的設計要點包括接入異構網絡，WiFi與5G網絡二者間將實現更為順暢的負載遷移。加之多家運營商重復建設網絡耗費較高的成本，少數區域可能出現此類情況，即由運營商對WiFi網絡進行建設，實現流量承載。

中大型企業和部分事業單位一般需要掌握數據網絡相應的運營權和控制權，而通常5G公網并不提供此類服務。因此，僅能采用5G專網或者WiFi專網。

3 各類場景應用預測

根據上文分析可知，WiFi網絡與5G技術在未來均將大幅度提升其性能。但對于不同應用場景，二者根據用戶的具體應用需求、耗費的建設成本、不同終端類型等，形成的建設方案各不相同。

以不同場景相應的終端類型為依據，結合接入性能具體要求，并考慮覆蓋、時延、移動性、運營要求以及建網成本等內容，對WiFi網絡以及5G技術各自的滿足度實施評估，得到如下結果：

（1）交通場景。其終端類型以移動終端為主；在性能要求上，5G網絡可滿足其基本需求；5G覆蓋可基本實現對相關需求的滿足，但是高鐵仍然呈現出較低的性能預估；對時延沒有明顯要求；在移動性上5G可實現對相關需求的滿足；對運營要求不明顯；在建設/使用成本上可接受5G使用費。

（2）高密會場。其終端類型以移動終端為主；在性能要求上，在高峰時段5G網絡無法滿足其相關需求；5G覆蓋可實現對相關需求的良好滿足；轉播以及部分視頻對時延有要求；對移動性要求不明顯；對運營要求不明顯；在建設/使用成本上可接受5G使用費。

（3）企業辦公。其終端類型主要包括M2M、PC以及移動終端；在性能要求上，PC數量較多，具有較大的業務量，5G難以滿足其相關需求，需通過WiFi連入M2M設備；5G覆蓋可實現對相關需求的良好滿足；對時延有一定的要求；在移動性上，WiFi可實現對相關需求的滿足；在運營要求上，網絡使用者需對網絡具備控制權；在建設/使用成本上具有較多終端，產生較高的5G使用費。

（4）教育。其終端類型以M2M和PC為主；PC數量較多，需通過WiFi連入M2M設備；5G覆蓋可滿足其相關需求；對時延有一定的要求；對移動性要求不明顯；在運營要求上，網絡使用者需對網絡具備控制權；具有較多終端，產生較高的5G使用費。

（5）宿舍。其終端類型主要包括M2M、PC以及移動終端；需連入數量較多的PC；5G缺乏充足的覆蓋；游戲業務對時延具有較高要求；對移動性要求不明顯；部分網絡使用者需對網絡具備控制權；可接受5G使用費。

（6）家居。主要包括M2M、PC以及移動終端；5G網絡難以滿足其相關需求；5G缺乏充足的覆蓋；M2M對時延具有一定要求；需對WiFi進行優化，才能滿足相關需求；網絡使用者需對網絡具備控制權；具有較多的接入終端，產生較高的5G使用費。

（7）酒店。主要包括M2M、PC以及移動終端；5G網絡能滿足其相關需求，但PC類業務存在接入需求；5G缺乏充足的覆蓋；M2M對時延有一定要求；對移動性無明顯要求；網絡使用者需對網絡具備控制權；可接受5G使用費。

（8）醫療。主要包括M2M、移動終端；5G網絡可滿足其部分需求，但大量M2M設備需額外建網；5G覆蓋可滿足相關需求；具有較高的時延要求；需對WiFi進行優化，才能滿足相關需求；網絡使用者需對網絡具備控制權；可接受5G使用費。

（9）生產場景。主要包括M2M、移動終端；5G網絡可滿足其部分需求；5G覆蓋可滿足其相關需求；部分業務具有較高的時延要求；需對WiFi進行優化，才能滿足其相關需求；部分網絡使用者需對網絡具備控制權；具有較多的接入終端，產生較高的5G使用費。

（10）商業場景。主要包括M2M、移動終端；5G網絡可滿足其部分需求；5G覆蓋可滿足其相關需求；對時延要求不明顯；在移動性上，5G可滿足其相關需求；運營要求不明顯；可接受5G使用費。

（11）室外場景。主要包括M2M、移動終端；5G網絡可滿足其相關需求；5G覆蓋可基本滿足其相關需求，無法滿足部分景區；對時延要求不明顯；在移動性上5G可滿足其相關需求；運營要求不明顯；可接受5G使用費。

對上述結果進行分析歸納可知，將不同場景的具體需求作為依據，對不同場景下各類無線流量通路的預測可知，商業中心、交通、室外，對WiFi熱點數的需求并不旺盛；家居、酒店、企業辦公、教學、宿舍等主要依托WiFi對無線通路進行提供；高密會場、醫療以及生產等領域，WiFi將與5G形成相互配合，增強性能的可靠性。

結語：在不同技術性能參數上，WiFi和5G各有優劣，但WiFi能以較低成本，提供對最高密度、容量接入服務，能有效改善對M2M接入以及大規模組網的需求；5G對公共區域能實現良好的熱點覆蓋，并增強移動性，能降低室內環境下的建網成本。對WiFi和5G而言，要充分考慮其實際應用場景，為用戶提供優質的互聯網接入服務。