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「智造未来微刊」5G与Wi( 三 )


「智造未来微刊」5G与Wi
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2.3.2 mMTC场景
1）理想速率
5G的mMTC场景 ， 预期将使用NB-IOT和eMTC作为大连接的物理层空口技术 ， NB-IOT总共消耗带宽180KHZ ， 调制方式为BPSK、QPSK及GMSK ， 采用划分给GSM或LTE网络的频段部署 ， 理想上下行速率为250kbps 。 eMTC载波带宽为1.4MHZ ， 物理层技术与LTE网络一致 ， 部署于LTE网络的频段 ， 理想上下行速率1Mbps 。 Wi-Fi6使用的OFDMA和TWT技术同样具备物联网场景的功能 。 在160MHZ带宽条件下 ， 理论上允许74个设备接入 ， 而160M带宽的速率为1200Mbps ， 平均分到每个设备的上下行速率可达16.2Mbps 。
「智造未来微刊」5G与Wi
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2）覆盖范围
NB-IOT的设计目标是在GSM基础上覆盖增强20dB ， 下行依靠增加重传次数获得覆盖增加 ， 上行通过增加功率谱密度和最大重传次数来增强覆盖；eMTC的设计目标是在LTE基础上增加15dB ， 使用的覆盖增强技术和NB-IOT相同；所以NB-IOT和eMTC的覆盖范围都强于现有的LTE网络基站 。 Wi-Fi6参照NB-IOT ， 将其能量集中在信道中更窄的2MHz子信道RU中 ， 通过提升上行功率频谱密度来提升上行覆盖 ， 未来也利于其从室内走向室外 ， 这是为未来部署智慧园区等铺路 。 Wi-Fi6工作频率更高、空间衰减更快 ， 工作带宽也更大 ， 功率谱密度偏低 ， 综合来看 ， Wi-Fi6的覆盖范围不如NB-IOT及eMTC 。
「智造未来微刊」5G与Wi
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3）连接数量
NB-IOT和eMTC下行使用OFDMA多址技术 ， 上行目前采用SC-FDMA ， 未来在R16版本中拟规定非正交多址的上行多址方式 。 NB-IOT的连接数量是每站点10万个 ， eMTC也能达到每站点5万个连接数 。 Wi-Fi6的OFDMA技术允许在频域将载波划分为多个RU单元 ， 并规定至少26个子载波为一个RU 。 理论上160MHZ带宽下可以划分为74个RU ， 可实现74个用户终端在同一个符号时间内接入Wi-Fi6 AP站点 ， 在单站点连接数量上Wi-Fi6不如5G mMTC技术 。 如果按区域面积来计算 ， 由于该区域内的WiFi6路由器数量无法统计 ， 没有办法得出准确的连接数量对比结果 。
「智造未来微刊」5G与Wi
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4）功耗
在低功耗上 ， NB-IoT和eMTC采用相同的技术 ， 包括：PSM（power savingmode ， 省电模式）、eDRX（DiscontinuousReception ， 扩展的不连续接收）和延长周期定时器 ， 其使用电池供电可实现续航5~10年 。 Wi-Fi6主要通过TWT技术设备终端休眠 ， 它可以准确地告诉设备何时将其Wi-Fi无线电设备置于睡眠状态以及何时将其唤醒以接收下一次传输 ， 减小终端功耗 。 但这种功耗减小只是相对于Wi-Fi5而言有优势 ， 与5G的低功耗技术相比还是相距甚远 。
2.3.3 uRLLC场景
5G引入了灵活的帧结构设计 ， 帧结构可以采用多址参数（上下行配比、子载波带宽、系统带宽等） ， 灵活适配不同需求 。 4G采用的静态帧结构 ， 5G采用的是可配置的静态或半静态帧结构 ， 实现上下行灵活子帧的配置 ， 可提高频谱效率降低时延 。 相比4G ， 5G引入了更短的子帧长度 ， 最短可缩减到4G子帧长度的1/7 ，结合边缘计算技术和新型网络架构 ， 可有效满足国际电信联盟1ms的用户面时延需求 。 Wi-Fi6目前还没有针对降低时延引入改进的技术 ， 但相比于Wi-Fi5 ， 由于OFDMA以及TWT技术的存在 ， 可以推测出其对用户等待时间方面有改善 。
2.3.4 调度协调
从接入网对接入终端的调度协调方式看 ， 5G采用的是基站来总负责协调 ， 划分了专门的控制面功能 ， 用核心网络的控制面功能指挥协调大量终端 。 而Wi-Fi6则采用了“协调+竞争”的方式 。 Wi-Fi5以前完全是竞争即CSMA/CA（多路访问/冲突避免） ， 终端数量较多时 ， 各个终端会竞争与AP通信；这就是大家经常在万人大会上看到无线信号很强、但是无法通信的原因 。 因为Wi-Fi5是完全竞争机制 ， 大量的设备竞争冲突使得传输效率急速降低 。 Wi-Fi 6则引入了OFDMA和TWT机制 ， 无线AP可以协调终端的收发行为 ， 让整网的传输更有序 ， 最大可能地减少冲突 。


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