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你有没有想过为什么你的手机有三种无线电(LTE、Wi-Fi和蓝牙)，而你的平板电脑和电脑通常有两种(Wi-Fi和蓝牙)？ 对于这件事，你为什么知道像Wi-Fi、蓝牙和LTE(4G)这样的技术名词？ 那5G或者Zigbee呢？ 在无线数据通信技术和标准不断发展的同时，新的标准(如Zigbee)和专有技术也在引起人们的关注。 我们如何将噪音与真正和重要的东西分开？ 消费者应该关心这些吗？ 下面的图1给出了在我们日常生活中发挥作用的各种无线技术。 图1：无线数据通信技术 在无线电技术中只有三件事是最重要的，我们在日常生活中都经历了它们。 这三件事是覆盖范围、数据速率和功耗。 · 我们体验无线电波的覆盖范围，因为我们的手机连接到基站（或不），或者当我们的笔记本电脑在家里连接到路由器，或者当我们的耳机连接到我们的手机。 我们都从经验中知道，如果一个设备“超出了覆盖范围”会发生什么。 · 我们也非常熟悉数据速率，特别是当我们看视频或听音乐时。 到目前为止，Wi-Fi一直是数据速率的主宰，但我们能够接收到与LTE和5G相似的数据速率 ——尽管价格可能更高。 · 最后，虽然我们已经习惯了定期为我们的手机和笔记本电脑充电，但当我们发现我们的较小的设备，如耳机或Fitbit，在我们准备使用它们时是不会充电的，我们会被提醒电量不足，只有在这些烦人的时刻才会感受到耗电的重要性。 这三个项目以一种有趣的方式结合在一起-一种物理学的基本定律： 试着改进一个，另外两个必须让路。 当然，随着时间的推移，这三个方面都有了总体上的改进，但它们之间的关系是相同的。 例如，如果要增加数据速率，则必须接受丢失覆盖范围或者增加输出功率。 如今的Wi-Fi以其更高的速度（数据速率），其范围比过去少，而且更经常需要中继器-这是分布式Wi-Fi或网状Wi-Fi的发展动力之一。 对于Zigbee(“低功耗Wi-Fi”)来说，同样的关系也是如此。 Zigbee基本上获得了与Wi-Fi相同的覆盖范围，只是数据速率很低，但功率明显较低，从而实现了非常长的电池寿命。 除了覆盖范围、数据速率和功率之外，这个方程中还有一个第四个因素，也是基于物理的，我们在日常生活中可能不太了解， 这个因素就是频率。 更高的频率降低了覆盖范围或需要更高的功率来实现相同的覆盖范围。 但更高的频率具有更多带宽的优点，因此，可以实现更高的数据速率。 这解释了更高数据速率“寻找”更高频率的趋势。 最新版本的Wi-Fi位于60G Hz频段，目标可达100GB/s（.11ay)。 显然，关于这一点可以说得更多，但在很大程度上，这四个参数是你手机里有三台收音机的原因。 一个收音机(L TE)，以获得连接到您附近最近的基站的范围；一个收音机(Wi-Fi)，以获得性能时，您在家里或办公室；一个收音机（蓝牙），以使短程连接到您随身携带的小设备，如您的手机耳机或您的Fitbit。 那么，为什么笔记本电脑和平板电脑通常只有两种无线电技术呢？ 有一个合乎逻辑的答案，但要理解它，我们还必须了解一点历史。 在较短的时间内，我们看到了三种新技术的发展和趋同：
随着技术的进步，手机、电视、笔记本电脑和平板电脑之间的差异正在慢慢消失。 在某种程度上，它们都正在成为“联网计算机”，但每种计算机都有自己的操作系统和无线通信标准的历史，因为每种计算机都经历了从有线技术到无线技术的转变。 手机和计算机有一条更动态的道路，但由于电视基本上是固定的（非移动的）设备，电缆/卫星工业大多停留在自己的有线/无线世界。 随着手机变得更像计算机（即智能手机），以及计算机开始支持各种电视/视频和类似手机的通信能力，出现各种有时不兼容的网络技术并不奇怪。 不同的网络技术标准-发展非常不同今天无线手机通信的标准化机构是3GPP；对于无线计算机数据通信，它是IEEE802.11。 3GPP的根源在于电话运营商及其政府赞助者，因为运营商最初是政府机构（在一些国家，仍然如此）。 而IEEE 802.11植根于计算机行业。 除了学术和监管机构外，IEEE802.11还有大量的工程师成员，其中大多数是由他们的雇主公司赞助的。 IEEE802.11和3GPP有另一个完整和基本的区别。 政府资助的3GPP与许可频谱合作，这些频谱可以获得一定时间来提供通信服务。 政府作为频谱的许可人，负责确保频谱只能由被许可人使用。 而IEEE802.11则不同， 这个标准化机构已经为“无牌”频段制定了标准——这些频段是政府根据一套权力有限的规则为“免费使用”而留出的，因此现实应用的干扰范围保持在局部。 这些波段称为ISM（工业、科学和医学）波段，可在2、5和 60吉赫波段。 目前还有一个将6GHz频段添加到这一范围的进程。 然后需要确保符合IEEE802.11标准定义。 (IEEE802.11本身并不具有规范遵从性。) ，因此，Wi-Fi联盟是由这些感兴趣的公司建立的，旨在执行和推广Wi-Fi品牌下的IEEE802.11标准-毫不夸张地说，这是当今最有价值的品牌之一。 另一方面，3GPP更不注重针对消费者的有凝聚力的品牌战略。 这是有意义的，因为3GPP是运营商的利益集团，他们总是对市场有一定的控制。 他们从来不需要赢得消费者的心和头脑，而Wi-Fi（以及蓝牙）则不同。 因此，3GPP 与其关注品牌一致性问题，而是在整套不断改进的标准从GSM/GPRS迁移到3G、Edge、4G、LTE和现在的5G，每一套都涉及一组新的实现。 Wi-Fi的战斗和成功——以及计算机为什么有两种无线标准的原因当Wi-Fi在20世纪90年代末出现时，“3GPP-领土”的一般趋势是问：人们为什么需要Wi-Fi？ 当时，3G的标准化进展顺利，有望获得高数据率，连接到或集成在笔记本电脑中的3G调制解调器将提供无处不在的连接。 那么，为什么要用Wi-Fi呢？ 当时普遍的看法是，这种“无牌技术”很可能会很快消失，因为无牌频段缺乏监督会使Wi-Fi的性能迅速下降。 当然，我们今天知道事情的结果是完全不同的。 Wi-Fi能够在未经许可的ISM波段正常运行，并且满足室内、家庭或建筑内无线连接的需要，而3G无法很好地穿透建筑物。 此外，Wi-Fi通过从2.4GHz频段(. 11b)进入到5GHz频段 (. 11a/g)，并且迅速提高了其数据速率，并扩大了其容量。预计Wi-Fi将通过进入6GHz和60GHz频段，并进一步扩展在这些波段的覆盖范围，以及最近的分布式Wi-Fi(“Wi-Fi Mesh”)的概念，也支持了Wi-Fi到目前为止的成功。 Wi-Fi成功的一个重要原因是，通过3G进行数据通信需要电话运营商付费订阅，而且数据计划最初导致了相当大的账单，更不用说漫游费了。 相比之下，Wi-Fi是免费的-或者至少价格低廉，通过固定电话IS DN和后来的ADSL进行Wi-Fi的增量成本是有限的。 因此，现在我们的有线运营商直接与无线运营商竞争，这最终刺激了世界范围内对Wi-Fi的接受。 无线运营商帮助了这一点，最初阻止使用3G作为数据(因此鼓励使用Wi-Fi)，因为担心如果3G“过度使用”数据，会导致语音服务崩溃。 通过营销3G作为一个数据元素，即使它其实真的是为语音设计的，3G的人在这方面没有帮助自己。 顺便说一句，这回答了为什么大多数电脑和平板电脑只有两台无线电标准的问题。 3G授权的无线电（及其后继者）很少集成在计算机或平板电脑中，因为Wi-Fi提供了一种成本效益高、用途广泛的互联网连接。 相比之下，集成3G无线标准被认为太贵了。 当需要移动解决方案时，用户已经转向像3G dongles这样的设备，或者更常见的是，今天人们使用他们的手机作为热点。 Wi-Fi与蓝牙(现在是Zigbee)与此同时，随着Wi-Fi和3G之间的战斗展开，另一场战斗出现了。 作为手机行业供应商的几家公司（特别是爱立信和诺基亚）看到了他们使用ISM频段的方法-当连接到热点进行信息下载以及将无线耳机和其他设备连接到电话时，改善电话连接。 为了为这种类型的电话连接创建一个标准，蓝牙SIG（特殊兴趣组）已经形成，并且拥有作为成员的公司(而不是IEEE802.11的工程师成员)。 很快，蓝牙S IG响应了3GPP，宣布Wi-Fi是多余的，并告诉市场Wi-Fi很快就会消失。 再说一遍，没那么多。 几年后，很明显，Wi-Fi和蓝牙有单独的、自定义的应用领域-Wi-Fi用于“网络”，蓝牙用于“外围连接”，而Wi-Fi由于其更好的范围和更高的容量而成为热点的更好的技术。 从那时起，许多设备出现了Wi-Fi和蓝牙-Wi-Fi用于高速网络和蓝牙连接设备。 有一段时间，有一种努力致力于使蓝牙成为IEEE的一部分，但他们的组织和成员差异最终使他们分开。 有趣的是，今天的情况中有这场战斗的续集。 Zigbee，Wi-Fi的低功耗变体(基于IEEE802.15.4)正受到蓝牙低功耗变体BLE（蓝牙低能量）的威胁。 蓝牙SIG正在开发一种网络变体（蓝牙Mesh网络），它应该与Zigbee竞争，甚至取代Zigbee。 然而，考虑到早期的建议，似乎需要在BLE中添加相当复杂的内容，以实现Zigbee已经具备的功能。 我们得等着看看结果如何。 频谱利用率这种不同无线技术的发展是由世界监管当局提供的越来越多的无线电频谱所促成的。 图2和图3大致显示了所涉及的主要无线电技术和频带。 在2019年世界无线电会议上，预计将为Wi-Fi和5G提供大量新的频谱资源，以支持对无线数据通信的日益增长的需求。 频谱可用性和使用条件的确切细节超出了本文的范围。 图2：当前主要的无线电技术和预期的频带 图3：主要无线技术（大致频带和日期）的频谱可用性的演进 手机运营商和Wi-Fi...一起工作？人们会认为，在3G和Wi-Fi打战之后，这两种技术之间的界限将是明确的-用于私人领域（家庭、办公室）的Wi-Fi和其他地方的3G。 但是，不使得。 最初，3GPP中的手机运营商自然对所谓的“热点”的发展持相当怀疑态度，即人们可以在不需要订阅的情况下在公共场所访问高速互联网。 幸运的是，对于手机运营商来说，运行大量热点并不是一项微不足道的努力，特别是对于大型零售和连锁酒店、城市、火车等。 公共热点公司已经慢慢被手机运营商吸收，他们开始进一步拥抱Wi-Fi，并了解到“无拍照”并没有听起来那么糟糕。 运营商甚至制定了使用公共热点和私人路由器“卸载”的策略。换句话说，使用Wi-Fi连接的热点进行传统的手机服务。 与此同时，消费者和公司正在了解到，运行Wi-Fi网络正变得越来越复杂，手机运营商（以及最近的有线运营商）正在发现私人Wi-Fi网络是商机——帮助消费者和小公司安装和维护他们的Wi-Fi网络。 最后，随着数据流量的进一步快速增长，特别是通过Youtube和Netflix等视频应用程序，运营商需要增加容量。 但获得更多的频带并不容易。 除了利用Wi-Fi外，获得这种容量的一种更快的方法是认识到3G、4G或LTE技术的继承者也可以在ISM波段运行。 这一实现产生了LTE-LAA-LTE与许可辅助访问的概念。 该3GPP规范允许Wi-Fi和LTE-LAA在相同的5GHz频谱中使用.. LTE-LAA的第一批安装正在进行中，支持这类接入的第一批智能手机现在已经上市。 陪审团不知道这是否真的会成功. 那么，现在发生了什么，接下来发生了什么？用这种对历史的理解，我们可以看到一场新的战斗若隐若现。 IEEE802.11一直在努力研究高速版本。 11n和 11ac，以及正在完成的11ax。 与此同时，3GPP正在从4G/LTE发展，运营商正在大量投资5G，其中一些得到了希望加强本国在智能手机市场地位的政府的支持。 可用于5G的频谱被分成两个频带范围：3.4到 3.8GHz称为“Sub6G Hz”，24至30G Hz称为“毫米波”。 较低的波段具有更好的传播特性，但较高的波段提供了巨大的容量优势，但两者都需要在技术开发和基础设施能力方面进行重大投资。 围绕5G的炒作往往忽略了这一点。 现实可能证明不那么容易实现，但更实际的重要性：5G在6GHz以下需要重大的技术变化，但其声称的性能并不比GbitLTE高得多。 这种4GLTE的演变能够达到非常高的数据速率，在现有的4G波段也是如此，因此它需要更少的投资和更少的商业风险。 与现有的技术相比，毫米波技术是一个非常纯粹的技术突破，但是它集成到便携式设备，如手机种，至少是困难的。 鉴于Wi-Fi的覆盖范围非常有限，它很可能被证明是一种有吸引力的选择。 为了进一步巩固其相对于5G的地位，Wi-Fi组织已经决定通过对各种Wi-Fi标准的顺序名称来加强其Wi-Fi品牌：Wi-Fi6是IEEE802.11a x新标准的名称，并命名后缀为11ac将被称为Wi-Fi5，而11n将是Wi-Fi4。 (讽刺的是，Wi-Fi6的选择只是从5G“升一”，)。 无论如何，现在不应该感到惊讶的是，人们将会再次谈论哪种技术将获胜。 5G还是Wi-Fi6？ 两者都将处于高数据速率(Gb/s)，两者都将非常强大，以获得良好的应用范围，两者都试图侵犯彼此的领域。 5G声称其6GHz以下的无线电将具有“更好的室内渗透”，Wi-Fi6正在抛出口号“5G已经实现，它叫Wi-Fi6”。 Wi-Fi6是Wi-Fi5的进化，但它提供了新的、额外的功能，大大提高了它的容量和高效共享频谱的能力，并且没有有时发生在高密度、高负载的情况下的任何戏剧性的“挂起”。 这些改进表明，Wi-Fi技术已达到成熟程度，增加了其对消费者、企业和服务提供商的吸引力。 Wi-Fi6有一个清晰的演进路径，虽然随着数据速率的增加，覆盖范围肯定会缩小。 有趣的是，Wi-Fi6将这一缺点转化为优势，将这一新标准集中在分布式Wi-Fi(Wi-FiMesh)上，并允许同时使用多个信道将不同房间的多个接入点连接到主路由器上。 Wi-Fi6的重点是完全的室内覆盖-你的房子或办公楼里的每一个角落和裂缝都覆盖着相同的高数据速率，创造了一种不容易与5G相匹配的体验。 为了避免这听起来太好，不可能是真的，Wi-Fi6是一个非常困难的标准，它的完成刚刚推迟了六个月，现在预计将在2020年初批准。 然而，5G正面临着自己相当严重的挑战，包括延迟。 5G较高的数据速率也会对其覆盖范围造成损伤，而对于蜂窝基站，覆盖范围“按平方计算”。预期5G的覆盖范围可能会比4G减少不到一半，迫使基站数量增加到四倍以上。 在密集的城市地区，寻找安装地点来安置基站是昂贵的，这将意味着推出5G基础设施将花费巨大，同时，许多运营商仍在从他们的4G投资中恢复。 虽然各国手机运营商的金融结构不同，但人们认为，很快就需要5G来满足消费者和企业对更高数据率的需求，特别是在人口密集的环境中，在那里，许可频谱的使用可以比无许可频谱更好地控制。 因此，流入进一步发展和成熟的5G的资金正在继续，第一批基础结构推出已经计划，同时第一批5G手机已经到来。 结论那么，谁会赢得这场战斗呢？ 5G还是Wi-Fi6？ 老实说，根本不应该有战斗。 无论是5G和Wi-Fi6都有非常特殊的特性，这将有利于将“计算机”（包括现在可以在这个术语下分类的所有其他设备）连接到互联网种。 因此，最能利用这两种技术并能定义和执行利用这两种技术的策略的运营商将成为赢家。 从这个角度看，这场技术战的最终赢家将是最终用户。 |
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