欧拉最早在2006年战略定位是华为内部使用。后来发展鲲鹏ARM芯片,华为为了适配ARM芯片服务器,发布并开源欧拉 *** 作系统。今年华为扩大欧拉的定位,支持X86服务器、边缘计算 、云、嵌入式等设备,面向服务端 *** 作系统,定义为基础设施数字化底座。同时欧拉与鸿蒙互通,包括架构上可相互借鉴以及硬件跨领域协作。鸿蒙定位为智能终端,智能手机、工业终端、互联网终端等客户端 *** 作系统。欧拉定位为服务器、边缘计算、云、嵌入式服务端 *** 作系统。服务端和客户端协同,战略定位扩大。
欧拉和鸿蒙分别为服务端和客户端 *** 作系统,两者互通,基本覆盖所有 *** 作系统的底座,能面向智能终端、物联网终端、工业终端、服务端、边缘端、云端、嵌入式等。未来在边缘计算、工业终端能与鸿蒙端进行 *** 作互动。欧拉和鸿蒙跨终端协作扩大,开始只是手机、手机周边智能硬件协作,目前涉及到边缘计算和云端的协作,范围扩大了形成万物互联。两项技术共享,生态协同发展,相互借鉴。
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废旧板子再利用,教你搭建无线调试环境

super
今天给大家分享一个嵌入式Linux设备开启无线AP/无线接入点(Wireless Access Point)的方法。什么情况下会用到无线AP?在我最近的工作中,有如下两种情况需要用到:一是,AP配网。设备热点配网,智能硬件处于AP模式,手机作为STA连接到处于AP模式的智能硬件后组成局域网。此时,手机就可以通过局域网把设备即将连接的路由的ssid和pwd信息至智能硬件,智能硬件接收后,连接路由器,完成配网。二是,把废旧不用的板子作为开启无线AP组建各设备的局域网通信。对于移动机器人的开发来说,设备实际工作过程中,无线调试无疑是最方便的。因为设备一直处于运动状态,如果接着有线,电脑需要跟着设备跑,很不方便。因为我们调试时,对路由器的需求比较大,而路由器比较有限,所以我把废旧不用的板子配成了无线AP模式。经过实测,相同距离,旧板子局域网通信速度略低于我们路由器,但不影响我们作为调试时使用。
嵌入式Linux设备,要开启无线接入点需要准备如下四个文件:
hostapd:一个用户态用于AP和认证服务器的守护进程。
hostapdconf:hostapd配置文件,包含无线AP的名称、密码等信息。
udhcpd:dhcp拨号的服务器端。
udhcpdconf:udhcpd配置文件,配置网关地址及IP地址的范围。
其中,hostapd、udhcpd工具busybox中包含有。当然,也可以自己下载源码进行编译,方法可参照我们往期的博文:RTL8723驱动移植+wpa_supplicant移植+SSH移植,编译方法都是大同小异的。
注意区分udhcpc、udhcpd工具:
udhcpc是dhcp拨号的客户端。设备作为STA时,用于自动获取IP。
udhcpd是dhcp拨号的服务器端。设备作为AP时,用于自动分配IP。
其中,我们的往期博文如何实现程序开机自启动?中有用到udhcpc,本博文中我们用的是udhcpd。
下面给大家介绍一下hostapd及udhcpd的配置文件如何配置。
hostapd配置文件
hostapd的配置文件可参考hostapd源码下的hostapdconf:

里面的内容很多,实际中我们可能用不到那么多配置,我们可以删减、修改,只保留我们所需的配置。
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我们删减修改之后得到:
左右滑动查看全部代码>>>
# AP netdevice name
interface=wlan0
# SSID to be used in IEEE 80211 management frames
ssid=LinuxZn_AP
# Driver interface type (hostap/wired/none/nl80211/bsd);
# default: hostap) nl80211 is used with all Linux mac80211 drivers
# Use driver=none if building hostapd as a standalone RADIUS server that does
# not control any wireless/wired driver
driver=nl80211
# Interface for separate control program
# /var/run/hostapd is the recommended directory for sockets and by default,
# hostapd_cli will use it when trying to connect with hostapd
ctrl_interface=/var/run/hostapd
# Channel number (IEEE 80211)
channel=5
# ieee80211n: Whether IEEE 80211n (HT) is enabled
# 0 = disabled (default)
# 1 = enabled
# Note: You will also need to enable WMM for full HT functionality
# Note: hw_mode=g (24 GHz) and hw_mode=a (5 GHz) is used to specify the band
ieee80211n=1
hw_mode=g
# Send empty SSID in beacons and ignore probe request frames that do not
# specify full SSID, ie, require stations to know SSID
# default: disabled (0)
# 1 = send empty (length=0) SSID in beacon and ignore probe request for
# broadcast SSID
# 2 = clear SSID (ASCII 0), but keep the original length (this may be required
# with some clients that do not support empty SSID) and ignore probe
# requests for broadcast SSID
ignore_broadcast_ssid=0
# WPA/IEEE 80211i configuration
wpa=2
wpa_passphrase=12345678
wpa_key_mgmt=WPA-PSK
rsn_pairwise=CCMP
该文件主要配置了:
所用网卡:wlan0
AP名称:LinuxZn_AP
AP密码:12345678
加密:WPA2
频段:24GHz
我们把hostapdconf配置文件我们放到板子上的/etc目录下备用:

udhcpd配置文件
udhcpd的配置文件可参考udhcpd源码下的udhcpdconf:

同样的,我们只保留如下内容:
左右滑动查看全部代码>>>
# The start and end of the IP lease block
start 19216832
end 1921683254
# The interface that udhcpd will use
interface wlan0
opt dns 114114114114
option subnet 2552552550
opt router 19216831
option domain local
option lease 864000 # 10 days of seconds
该文件主要配置了:
所能分配的IP地址的范围为:19216832~1921683254
网卡接口:wlan0
网关地址:19216831
我们把udhcpdconf配置文件放到板子上的/etc目录下备用:

开启热点
有了以上工具及相关配置文件之后,还需要进行一些 *** 作,才可以开启我们的热点,我们把这些 *** 作写成脚本:
start_apsh:
左右滑动查看全部代码>>>
#!/bin/bash
# 杀掉网卡 *** 作相关的进程
killall wpa_supplicant udhcpc dhcpcd dnsmasq udhcpd hostapd > /dev/null 2>&1
# 禁用网卡
ifconfig wlan0 down
# 启用网卡
ifconfig wlan0 up
# 给无线网卡设置IP地址(网关地址)
ifconfig wlan0 19216831
# 启动DHCP
udhcpd /etc/udhcpdconf
# 启动热点
hostapd /etc/hostapdconf -B
开启热点:

连接测试:
可见,手机分配到的IP为19216832,属于19216832~1921683254的范围,我们的设备热点开启成功!我们的PC可以连接这个热点对设备进行调试。
原文链接:>本实用新型涉及一种家庭式电热水锅炉物联网手机wifi控制系统,其属于电热水锅炉节能、环保技术领域。
1
为解决现有技术中存在的问题,本实用新型提供一种家庭式电热水锅炉物联网手机wifi控制系统,该系统通过手机app或者电脑软件实现wifi控制,实时控制锅炉运行还可随时查看锅炉运行状态,轻松控制锅炉设备,实现锅炉参数的无缝接入,准确掌握现场状况。
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本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是:一种家庭式电热水锅炉物联网手机wifi控制系统,它包括手机客户端、电脑客户端、云平台服务器和物联网,云平台服务器上设置用于数据传输的数据i/o接口,手机客户端和电脑客户端通过wifi网络与云平台服务器数据通信,云平台服务器与物联网通过数据i/o接口进行数据双向通信,它还包括路由器、锅炉控制器、锅炉开关、温度传感器、水位传感器、时间模块和循环泵;所述物联网通过路由器与锅炉控制器数据通信,路由器通过wifi模块连接锅炉控制器,锅炉控制器同时连接和调控锅炉开关、温度传感器、水位传感器、时间模块和循环泵。
3
所述手机客户端与云平台服务器双向数据通信,电脑客户端与云平台服务器双向数据通信,物联网与锅炉控制器双向数据通信。
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本实用新型的有益效果是:这种家庭式电热水锅炉物联网手机wifi控制系统,它包括手机客户端、电脑客户端、云平台服务器和物联网,手机客户端和电脑客户端通过wifi网络与云平台服务器相连,云平台服务器与物联网进行数据双向通信,还包括路由器、锅炉控制器、锅炉开关、温度传感器、水位传感器、时间模块和循环泵。物联网通过路由器与锅炉控制器数据通信,路由器通过wifi模块连接锅炉控制器,锅炉控制器同时连接和调控锅炉开关、温度传感器、水位传感器、时间模块和循环泵。该物联网手机wifi控制系统具有功能简单,使用方便等特点。人无论在什么地方只要有网络,即可通过手机app或电脑软件实现wifi控制,实时控制锅炉运行,还可随时查看锅炉的运行状态,轻松控制锅炉设备,实现锅炉参数的无缝接入,准确掌握现场状况。在手机上还可以监控到锅炉运行的全过程。当锅炉发生故障时,该系统即时推送一条故障信息传到用户手机,从而避免因故障延误锅炉的运行。灵活调整锅炉触发条件如停炉温度等,调整后即时生效。通过分享设备序列号与密码添加其它手机或电脑客户端享有同等控制权。这种物联网手机wifi控制模式既方便又大大地提高了人的办事效率,节省时间,又节能、环保,是各界人士家庭采暖的首选。
图1是一种家庭式电热水锅炉物联网手机wifi控制系统的结构流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的技术细节作进一步说明。
图1示出了一种家庭式电热水锅炉物联网手机wifi控制系统的结构流程图。这种家庭式电热水锅炉物联网手机wifi控制系统,它包括手机客户端、电脑客户端、云平台服务器和物联网,云平台服务器上设置用于数据传输的数据i/o接口,手机客户端和电脑客户端通过wifi网络与云平台服务器数据通信,云平台服务器与物联网通过数据i/o接口进行数据双向通信,它还包括路由器、锅炉控制器、锅炉开关、温度传感器、水位传感器、时间模块和循环泵;物联网通过路由器与锅炉控制器数据通信,路由器通过wifi模块连接锅炉控制器,锅炉控制器同时连接和调控锅炉开关、温度传感器、水位传感器、时间模块和循环泵。
手机客户端与云平台服务器双向数据通信,电脑客户端与云平台服务器双向数据通信,物联网与锅炉控制器双向数据通信。
这种家庭式电热水锅炉物联网手机wifi控制系统的具体工作过程:通过手机app设定好温度、水位后开启该系统,开启信号通过wifi传递给物联网,物联网通过wifi模块将信号传递给锅炉控制器,锅炉控制器打开锅炉开关,启动电热水锅炉进行全自动模式运行,电热水锅炉按设定温度程序一步一步进行工作,当温度达到设定温度时,电热水锅炉会自动停止工作,将信号传递给锅炉控制器,锅炉控制器开启循环泵,启动供暖系统循环,当系统水温降至设定温度时,锅炉再次自动启动进行全自动模式运行工作。该系统还存在时间控制模式,即通过手机app设定温度、水位和需要的加热时间,开启系统后,该系统自动进入加热和循环供暖运行模式,当运行到设定时间后,系统自动停止工作,这种模式适合春、秋季节,室外温度较稳定,室内不需要整天供暖的情况。该系统通过电脑客户端软件可以同样实现手机app的控制功能。
该系统通过手机还可以监控到锅炉运行的全过程。当锅炉发生故障时,系统即时推送一条故障信息,该信息通过wifi模块传送到物联网和云平台服务器,继而传到用户手机,从而避免因故障延误锅炉的运行。另外,该系统还可以灵活调整锅炉的触发条件如停炉温度等,调整后即时生效。通过分享设备序列号与密码添加其它手机或电脑客户端设备享有同等控制权。
手机添加设备的方法:在手机“应用市场”或“软件商店”下载“锅炉在线”app并安装,打开“锅炉在线”app,在设备列表页点击右上角“+”键,添加设备,对于新启用的设备,点击“新设备”通过搜索添加设备,在检测到路由器后,输入路由器密码,点击“搜索”开始检测新设备。对已经配置过的设备,点击“已配置过的设备”采用序列号与密码添加。设备添加成功,点击相应的设备名称,即可进入详情页, *** 作相关联的设备。
“锅炉在线”系统架构包括:1)用户应用层,具备各种数据的接入转换、处理及归类等功能、有稳定的数据存储、运算和挖掘能力,能满足锅炉运行在线监测、故障报警等具体服务。2)数据通讯层,数据由wifi模块统一处理后,利用无线通讯实施远程数据传输。3)信号采集层,利用锅炉上的温度、水位、时间和循环泵采集锅炉运行数据并传到云平台便于大数据分析。
采用上述的技术方案,物联网手机wifi控制系统,人无论在任何只要有网络地方,利用物联网手机wifi控制传递信号给电热水锅炉。在手机上还可以监控到锅炉在运行过程中的全过程。这种物联网手机wifi控制模式既方便又大大地提高了人的办事效率,节省了时间,节能、环保是各界人士家庭采暖的首选。
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一种家庭式电热水锅炉物联网手机WiFi控制系统,属于电热水锅炉节能、环保技术领域。这种家庭式电热水锅炉物联网手机WiFi控制系统,包括手机客户端、电脑客户端、云平台服务器、物联网、路由器、锅炉控制器。该物联网手机WiFi控制系统功能简单,使用方便。通过手机APP WiFi控制,即可实时控制锅炉运行还可随时查看锅炉运行状态,轻松控制锅炉设备,实现锅炉参数的无缝接入,准确掌握现场状况。在手机上还可以监控到锅炉运行的全过程,可以灵活调整锅炉的触发条件。通过分享设备序列号与密码添加设备享有同等控制权。该系统后既方便又大大地提高了人的办事效率,节省时间,又节能、环保,是各界人士家庭采暖的首选。
12 个空间流与 256-QAM 调制。
2 2 个空间流与 256-QAM 调制。
3 3 个空间流与 64-QAM 调制。
Wi-Fi 已成为当今世界无处不在的技术,为数十亿设备提供连接,也是越来越多的用户上网接入的首选方式,并且有逐步取代有线接入的趋势。为适应新的业务应用和减小与有线网络带宽的差距,每一代 80211 的标准都在大幅度的提升其速率。
1997 年 IEEE 制定出第一个无线局域网标准 80211,数据传输速率仅有 2Mbps,但这个标准的诞生改变了用户的接入方式,使人们从线缆的束缚中解脱出来。
随着人们对网络传输速率的要求不断提升,在 1999 年 IEEE 发布了 80211b 标准。80211b 运行在 24 GHz 频段,传输速率为 11Mbit/s,是原始标准的 5 倍。同年,IEEE 又补充发布了 80211a 标准,采用了与原始标准相同的核心协议,工作频率为 5GHz,最大原始数据传输率 54Mbit/s,达到了现实网络中等吞吐量(20Mbit/s)的要求,由于 24GHz 频段已经被到处使用,采用 5GHz 频段让 80211a 具有更少冲突的优点。
2003 年,作为 80211a 标准的 OFDM 技术也被改编为在 24 GHz 频段运行,从而产生了 80211g,其载波的频率为 24GHz(跟 80211b 相同),原始传送速度为 54Mbit/s, 净传输速度约为 247Mbit/s(跟 80211a 相同)。
对 Wi-Fi 影响比较重要的标准是 2009 年发布的 80211n,这个标准对 Wi-Fi 的传输和接入进行了重大改进,引入了 MIMO、安全加密等新概念和基于 MIMO 的一些高级功能 (如波束成形,空间复用),传输速度达到 600Mbit/s。 此外,80211n 也是第一个同时工作在 24 GHz 和 5 GHz 频段的Wi-Fi 技术。
然而,移动业务的快速发展和高密度接入对 Wi-Fi 网络的带宽提出了更高的要求,在2013 年发布的 80211ac 标准引入了更宽的射频带宽(提升至 160MHz)和更高阶的调制技术(256-QAM),传输速度高达 173Gbps,进一步提升 Wi-Fi 网络吞吐量。另外,在 2015 年发布了 80211ac wave2 标准,将波束成形和 MU-MIMO 等功能推向主流,提升 了系统接入容量。但遗憾的是 80211ac 仅支持 5GHz 频段的终端,削弱了 24GHz 频段下的用户体验。
然而,随着视频会议、无线互动 VR、移动教学等业务应用越来越丰富,Wi-Fi 接入终端越来越多,IoT 的发展更是带来了更多的移动终端接入无线网络,甚至以前接入终端较少的家庭 Wi-Fi 网络也将随着越来越多的智能家居设备的接入而变得拥挤。因此 Wi-Fi 网络仍需要不断提升速度,同时还需要考虑是否能接入更多的终端,适应不断扩大的客户端设备数量以及不同应用的用户体验需求。
下一代Wi-Fi 需要解决更多终端的接入导致整个Wi-Fi 网络效率降低的问题,早在2014 年 IEEE 80211 工作组就已经开始着手应对这一挑战, 预计在 2019 年正式推出的80211ax(下个章节介绍为什么叫 Wi-Fi 6)标准将引入上行 MU-MIMO、OFDMA 频分复用、1024-QAM 高阶编码等技术,将从频谱资源利用、多用户接入等方面解决网络容量和传输效率问题。目标是在密集用户环境中将用户的平均吞吐量相比如今的 Wi-Fi 5 提高至少4 倍,并发用户数提升 3 倍以上,因此,Wi-Fi 6(80211ax)也被称为高效无线(HEW)。
Wi-Fi 6 是下一代 80211ax 标准的简称。随着 Wi-Fi 标准的演进,WFA 为了便于 Wi- Fi 用户和设备厂商轻松了解其设备连接或支持的 Wi-Fi 型号,选择使用数字序号来对 Wi- Fi 重新命名。另一方面,选择新一代命名方法也是为了更好地突出 Wi-Fi 技术的重大进步, 它提供了大量新功能,包括增加的吞吐量和更快的速度、支持更多的并发连接等。根据 WFA 的公告,现在的 Wi-Fi 命名分别对应如下 80211 技术标准:
和以往每次发布新的 80211 标准一样,80211ax 也将兼容之前的 80211ac/n/g/a/b 标准,老的终端一样可以无缝接入 80211ax 网络。
4G 是移动网络高速率的代名词,同样,Wi-Fi 6 是无线局域网高速率的代名词,但这个高速率是怎么来的,由以下几个因素决定。
1空间流数量 空间流其实就是 AP 的天线,天线数越多,整机吞吐量也越大,就像高速公路的车道一样,8 车道一定会比 4 车道运输量更大。
表 2 不同 80211 标准对应的空间流数量 2Symbol 与 GI Symbol 就是时域上的传输信号,相邻的两个Symbol 之间需要有一定的空隙(GI),以避免 Symbol 之间的干扰。就像中国的高铁一样,每列车相当于一个 Symbol, 同一个车站发出的两列车之间一定要有一个时间间隙,否则两列车就可能会发生碰撞。不同 Wi-Fi 标准下的间隙也有不同,一般来说传输速度较快时 GI 需要适当增大,就像同一车道上两列 350KM/h 时速的高铁发车时间间隙要比时速 250KM/h 时速的高铁发车间隙要大一些。
表 3 80211 标准对应的 Symbol 与GI 数据
3编码方式 编码方式就是调制技术,即 1 个 Symbol 里面能承载的 bit 数量。从 Wi-Fi 1 到 Wi-Fi 6,每次调制技术的提升,都能至少给每条空间流速率带来 20%以上的提升。
表 4 80211 标准对应的 QAM 4码率 理论上应该是按照编码方式无损传输,但现实没有这么美好。传输时需要加入一些用于纠错的信息码,用冗余换取高可靠度。码率就是排除纠错码之后实际真实传输的数据码占理论值的比例。
表 5 80211 标准对应的码率 5有效子载波数量 载波类似于频域上的 Symbol,一个子载波承载一个 Symbol,不同调制方式及不同频宽下的子载波数量不一样。
表680211 标准对应的子载波数量
至此,我们可以计算一下 80211ac 与 80211ax 在 HT80 频宽下的单条空间流最大速率:
Wi-Fi 6(80211ax)继承了Wi-Fi 5(80211ac)的所有先进 MIMO 特性,并新增了许多针对高密部署场景的新特性。以下是Wi-Fi 6 的核心新特性:
下面详细描述这些核心新特性。
图 2-1 OFDM 工作模式 80211ax 中引入了一种更高效的数据传输模式,叫 OFDMA(因为 80211ax 支持上下行多用户模式,因此也可称为 MU-OFDMA),它通过将子载波分配给不同用户并在OFDM 系统中添加多址的方法来实现多用户复用信道资源。迄今为止,它已被许多无线技术采用,例如 3GPP LTE。此外,80211ax 标准也仿效 LTE,将最小的子信道称为“资源单位(Resource Unit,简称 RU)”,每个 RU 当中至少包含 26 个子载波,用户是根据时频资源块 RU 区分出来的。我们首先将整个信道的资源分成一个个小的固定大小的时频资源块 RU。在该模式下,用户的数据是承载在每一个 RU 上的,故从总的时频资源上来看,每一个时间片上,有可能有多个用户同时发送(如下图)。
图 2-2 OFDMA 工作模式 OFDMA 相比 OFDM 一般有三点好处:
图 2-3 不同子载波频域上的信道质量
因为 80211ac 及之前的标准都是占据整个信道传输数据的,如果有一个 QOS 数据包需要发送,其一定要等之前的发送者释放完整个信道才行,所以会存在较长的时延。在OFDMA 模式下,由于一个发送者只占据整个信道的部分资源,一次可以发送多个用户的数据,所以能够减少 QOS 节点接入的时延。
表 7不同频宽下的 RU 数量
图 2-4RU 在 20MHz 中的位置示意图 RU 数量越多,发送小包报文时多用户处理效率越高,吞吐量也越高,下图是仿真收益:
图 2-5 OFDMA 与 OFDM 模式下多用户吞吐量仿真
图 2-6 SU-MIMO 与 MU-MIMO 吞吐量差异
图 2-7 8x8 MU-MIMO AP 下行多用户模式调度顺序
图 2-8 多用户模式上行调度顺序 虽然 80211ax 标准允许OFDMA 与 MU-MIMO 同时使用,但不要 OFDMA 与 MU- MIMO 混淆。OFDMA 支持多用户通过细分信道(子信道)来提高并发效率,MU-MIMO 支持多用户通过使用不同的空间流来提高吞吐量。下表是 OFDMA 与 MU-MIMO 的对比:
表 8 OFDMA 与 MU-MIMO 对比
图 2-9 256-QAM 与 1024-QAM 的星座图对比 需要注意的是 80211ax 中成功使用 1024-QAM 调制取决于信道条件,更密的星座点距离需要更强大的 EVM(误差矢量幅度,用于量化无线电接收器或发射器在调制精度方面的性能)和接受灵敏度功能,并且信道质量要求高于其他调制类型。
图 2-10 80211 默认 CCA 门限
例如图 12,AP1 上的 STA1 正在传输数据,此时,AP2 也想向 STA2 发送数据,根据Wi-Fi 射频传输原理,需要先侦听信道是否空闲,CCA 门限值默认-82dBm,发现信道已被STA1 占用,那么 AP2 由于无法并行传输而推迟发送。实际上,所有的与 AP2 相关联的同信道客户端都将推迟发送。引入动态 CCA 门限调整机制,当 AP2 侦听到同频信道被占用时,可根据干扰强度调整 CCA 门限侦听范围(比如说从-82dBm 提升到-72dBm),规避干扰带来的影响,即可实现同频并发传输。
图 2-11 动态 CCA 门限调整 由于 Wi-Fi 客户端设备的移动性,Wi-Fi 网络中侦听到的同频干扰不是静态的,它会随着客户端设备的移动而改变,因此引入动态 CCA 机制是很有效的。80211ax 中引入了一种新的同频传输识别机制,叫 BSS Coloring 着色机制,在 PHY 报文头中添加 BSS color 字段对来自不同BSS 的数据进行“染色”,为每个通道分配一种颜色,该颜色标识一组不应干扰的基本服务集(BSS),接收端可以及早识别同频传输干扰信号并停止接收,避免浪费收发机时间。如果颜色相同,则认为是同一 BSS 内的干扰信号, 发送将推迟;如果颜色不同,则认为两者之间无干扰,两个 Wi-Fi 设备可同信道同频并行传输。以这种方式设计的网络,那些具有相同颜色的信道彼此相距很远,此时我们再利用动态CCA 机制将这种信号设置为不敏感,事实上它们之间也不太可能会相互干扰。
图 2-12 无BSS Color 机制与有BSS Color 机制对比
图 2-13 Long OFDM symbol 与窄带传输带来覆盖距离提升
前面的几大核心技术已经足够证明 80211ax 带来的高效传输和高密容量,但80211ax 也不是 Wi-Fi 的最终标准,这只是高效无线网络的开始,新标准的 80211ax 依然需要兼容老标准的设备,并考虑面向未来物联网络、绿色节能等方向的发展趋势。以下是 80211ax 标准的其他新特性:
下面详细描述这些新特性。
我们都知道 24GHz 频宽窄,且仅有 3 个 20MHz 的互不干扰信道(1,6 和 11),在 80211ac 标准中已经被抛弃,但是有一点不可否认的是 24GHz 仍然是一个可用的 Wi-Fi 频段,在很多场景下依然被广泛使用,因此,80211ax 标准中选择继续支持 24GHz,目的就是要充分利用这一频段特有的优势。
无线通信系统中,频率较高的信号比频率较低的信号更容易穿透障碍物,而频率越低, 波长越长,绕射能力越强,穿透能力越差,信号损失衰减越小,传输距离越远。虽然 5GHz 频段可带来更高的传播速度,但信号衰减也越大,所以传输距离比 24GHz 要短。因此,我们在部署高密无线网络时,24GHz 频段除了用于兼容老旧设备,还有一个很大的作用就是边缘区域覆盖补盲。
现阶段仍有数以亿计的 24GHz 设备在线使用,就算如今成为潮流的 IoT 网络设备也使用的 24GHz 频段,对有些流量不大的业务场景(如电子围栏、资产管理等),终端设备非常多,使用成本更低的仅支持 24GHz 的终端是一个性价比非常高的选择。
图 2-14 广播目标唤醒时间 *** 作
为什么要 Wi-Fi 6(80211ax)
80211ax 设计之初就是为了适用于高密度无线接入和高容量无线业务,比如室外大型公共场所、高密场馆、室内高密无线办公、电子教室等场景。
图 3-1 高密高带宽应用场景 在这些场景中,接入Wi-Fi 网络的客户端设备将呈现巨大增长,另外,还在不断增加的语音及视频流量也对 Wi-Fi 网络带来调整,根据预测,到 2020 年全球移动视频流量将占移动数据流量的 50%以上,其中有 80%以上的移动流量将会通过 Wi-Fi 承载。我们都知道 4K 视频流(带宽要求 30Mbps/人)、语音流(时延小于 30ms)、VR 流(带宽要求 50Mbps/人,时延 10~20ms)对带宽和时延是十分敏感的,如果网络拥塞或重传导致传输延时,将对用户体验带来较大影响。而现有的Wi-Fi 5(80211ac)网络虽然也能提供大带宽能力,但是随着接入密度的不断上升,吞吐量性能遇到瓶颈。而Wi-Fi 6 (80211ax)网络通过 OFDMA、UL MU-MIMO、1024-QAM 等技术使这些服务比以前更可靠,不但支持接入更多的客户端,同时还能均衡每用户带宽。比如说电子教室,以前如果是 100 多位学生的大课授课形式,传输视频或是上下行的交互挑战都比较大,而80211ax 网络将轻松应对该场景。
5G 与 Wi-Fi 6(80211ax)的共存关系
这不是一个新颖的话题,在 1999 年~2000 年间,就有人提出 2G 将替代 Wi-Fi 的观点;2008 年~2009 年也出现了 4G 将代替 Wi-Fi 的猜测;现在又有人开始讨论 5G 代替 Wi- Fi 的话题了。可是,5G 与 Wi-Fi 的应用场景模式是不相同的。Wi-Fi 主要用于室内环境, 而 5G 则是一种广域网技术,它在室外的应用场景更多。所以我们相信 Wi-Fi 和 5G 将长期共存下去。我们从以下几个角度进一步分析:
假设 5G 技术取代 Wi-Fi,那么就必须推出无限流量的套餐,否则费用会远远大于宽带的使用的费用,更何况目前宽带的价格一年比一年低,谁也不会去选择更贵的 5G。在目前的 4G 时代无限流量的套餐就是个噱头,三大运营商都纷纷推出过无限流量的套餐,当时流量超出套餐的流量之后,网络会自动将为 2G 模式,最高速度只有 128Kbps,这个速度看视频不如看漫画,因此所谓的无限流量只是个无稽之谈。
5G 网络技术采用的是超高频频谱(5G 网络频段: 24GHz~52GHz;4G 网络频段:18GHz~26GHz,不包括 24GHz),前面已经提到,频率越高衍射现象越弱,穿越障碍的 能力也就越弱,所以 5G 信号是很容易衰弱的。如果保持 5G 信号的覆盖需要比 4G 建设更多的基站。而且由于信号的衰减,如果在大楼的内部,隔着几道墙,信号衰减就更加严重了。 再有个极端的例子就是地下室,Wi-Fi 网络可以将路由器通过有线连接放入地下室产生信号, 但是 5G 网络是不可能覆盖到所有大楼的地下室的,单就这一个弊端,5G 也无法取代 Wi- Fi。另外,现在几乎所有智能设备都有 Wi-Fi 模块,大多数物联网设备也配备了 Wi-Fi 模块, 出口只用一个公网 IP 地址,局域网内部占用大量地址也没关系,用户在自己的 Wi-Fi 网络下管理这些设备都很方便,而用 5G 势必会占用更多公网的 IP 地址。
带宽 x 频谱效率 x 终端数量 = 总容量。
5G 的优点在于它的载波聚合技术,提升了频谱利用率,大大提升了网络容量。在 3G/4G 时代,当用户在人群密集的场所如地铁、车站等地方使用手机上网时,可以明显感觉到上网延迟变大,网速变慢。而在 5G 时代,随着网络容量大幅提升上述现象带来的影响明显降低。也正是这样的特性,让人们觉得 5G 网络下可以无限量接入,但很多人忽视了一点,那就是随着物联网时代的到来,入网设备的数量也在大幅提升,如果真的所有的上网设备都直连区域内的基站,这条 5G 高速路再宽也得堵死啊!而要想降低基站塔的负担,就必须依靠Wi-Fi 来做分流。
移动设备厂商宣传的 5G 最重要的 3 个特征是高速度、大容量、低时延,其实最新一代的 Wi-Fi 速率比 5G 还要快,最新的 80211ax(Wi-Fi 6)单流峰值速率 12Gbps(5G 网络峰值速率 1Gbps),平均来看,Wi-Fi 每升级一代所用的时间大约只是移动网络的一半左右,所以从最新的Wi-Fi 6 开始,速率会持续领先于移动网络。
办公、物流、商业、智能家居等各行各业都在走向无线化,首先要做的就是把设备、人员、终端等全部联网使用。假设 5G 替代了 Wi-Fi 的存在,那么未来的所有联网终端都需要配备一张类似手机 SIM 卡的东西才可以上网。这一个理由也注定了目前在室内场景 5G 是不可能取代Wi-Fi 的。类似的设备还有 VR、游戏机、电子阅读器、机顶盒等等……
大家都知道手机、pad 等移动终端都是用的电池,大家通常都认为电池的耐用性与安装的业务,和使用频率有关,但人们往往忽略了一点,终端的各种移动信号接入质量好与差也 与电池耗电量有关。当信号变差时,移动终端为了确保给用户提供一个良好的体验,会自动增加发射功率来提升信号质量,这就导致电池耗电量增加。由于 Wi-Fi 的信号源基本是在室内范围,而 5G 信号在室外几十公里外的基站,这样就导致移动终端上传数据时,Wi-Fi 的传送距离远远小于 5G 信号。通常情况下 5G 的通信距离是 Wi-Fi 的几千倍以上,这样就需要手机的信号发射强度大大增加,这就增加了耗电量。曾经有人做过实验,以 4G 为例,使用网络数据半小时,Wi-Fi 会比移动网络节省 5%的电量。另外,最新一代的 Wi-Fi 6 (80211ax)支持 TWT 功能,可以在业务需要时自动唤醒,在业务不适用时自动休眠,进一步节省了电量。
因此,目前所面临的这些问题使得 5G 还无法彻底取代 Wi-Fi,更多的是与 Wi-Fi 进行深度融合,因此使用 Wi-Fi 的企业和用户并不用过于慌张。今天的 Wi-Fi 已不再是一个提供无线网络的设备,更多的应该被视为企业数字化转型的必备设施或中央枢纽。例如目前绝大部分的智慧零售、智慧物流、智慧办公等解决方案的中央枢纽就是 Wi-Fi 网络。
参考:
关于WiFi 6技术,这篇说得最详细
不同的 Wi-Fi 协议和数据速率
HZ (物理单位
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