iPhone 11 上的“新 WiFi”到底是什麼?

想要在當代生活活下去,除了陽光、空氣、水,我們還需要 WiFi。

作為當代生活人體健康程度的基本指標之一,WiFi 訊號的好壞直接關係著我們的身體健康和心理健康。但是 WiFi 普及了這麼多年,很多人家裡用的還是淘寶爆款「穿牆王」,但是 WiFi 作為一項通訊技術還是在不斷髮展中的。

iPhone 11 上的“新 WiFi”到底是什麼?

而在 iPhone 11 釋出會上,新一代的 iPhone 11 已經支援了全新的 WiFi 6。WiFi 6 是個啥?為什麼在新 iPhone 上的優先順序能夠排在 5G 的前面?

WiFi 發展

「在家裡裝個 WiFi」這件事情在中國大規模推廣的時間,可能也就是 10 年左右,但事實上 WiFi 存在的時間遠比這個時間要久。

二戰期間內,因為戰爭的需求,無線通訊技術得到了突飛猛進的發展,但是一直沒有一個統一的無線通訊協議。1991 年,美國 NCR 公司(National Cash Register,銷售自助服務亭等產品等產品解決方案,後被 AT&T 收購)意圖透過使用無線的方式,來讓收銀系統和 POS 機在商店內自由移動。為此美國聯邦通訊委員會開放了一段無需審批就可以自由使用的 ISM 頻段。

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ISM 頻段(Industrial Scientific Medical Band)指的是專門為工業、科學和醫學使用的電磁波頻段,一般來說這些頻段在使用上無需許可證和費用,只要遵循一定的功率並在自己應該在的頻段內工作即可。世界各國的 ISM 頻段標準並不相同,但是這其中 2。4GHz 這個頻段為世界各國所共通的,因此 WiFi、藍芽、ZigBee 以及一些其他的無線通訊協議都選在這個頻段進行工作。

iPhone 11 上的“新 WiFi”到底是什麼?

iPhone 11 上的“新 WiFi”到底是什麼?

正是這段開放的 ISM 頻段,打開了 WiFi 世界的大門。

隨後 NCR 公司在荷蘭發明了 WaveLAN,一種基於電磁波傳遞資訊的技術;不過由於技術限制,最早的 WaveLAN 系統只有 1 Mbit/s 或者 2 Mbit/s 的傳輸速率,這和今天最新的 WiFi 6 最高 1000 Mbit/s 的速率相差甚遠。

1997 年,電氣電子工程師學會(IEEE)推出了全新的 IEEE 802。11 無線通訊標準,標誌著無線通訊標準的正式成立。

IEEE 802 是 IEEE 針對網路制定的一系列工業標準,目前已經發產出 23 項大標準,我們日常網路生活中常接觸到的有 IEEE 802。3 乙太網(Ethernet)、IEEE 802。5 令牌環(Token-Ring)、IEEE 802。14 電纜調變解調器(Cable modems)、IEEE 802。15 無線個人網(Wireless PAN)等等,無線區域網就是 IEEE 802。11 標準。

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儘管標準已經形成,但是相較於有線(10Mbit/s 乙太網)較慢的速率和高昂的裝置價格都讓 802。11 標準無法大規模推廣。1999 年 9 月,IEEE 802。1 小組成功建立了 802。11b 標準,儘管和 802。11 標準使用的是同樣的 2。4GHz 頻段,但是傳輸速率提高到了 11 Mbit/s,達到了當時乙太網的標準,無線乙太網終於成真。

同年,IEEE 工作小組還研發出了基於 5GHz 頻段傳輸的 802。11a 標準,雖然速度更快、干擾更少、穩定性更好,但是還是抵不過價錢更加便宜、價效比更高的 802。11b 頻段,這個狀況知道今天也差不多。

不過接下來 IEEE 要面臨的問題是怎麼樣把 WiFi 賣出去,由於價格相對較高,以及需要專門的網絡卡的支援,WiFi 裝置的前期銷量一直不樂觀。直到一個叫蘋果的大兄弟衝了進來,用 99 美元的指定購買價格從已經收購了 NCR 的朗訊科技(後來又被諾基亞收購)手中購買了大批次的無線網路模組,並在 1999 年推出的 iBook G3 中加入了無線網路功能,這也是業界第一款擁有無線網路功能的大眾電子消費品。

iPhone 11 上的“新 WiFi”到底是什麼?

由於當時還沒有 WiFi 這個名字,蘋果就將這個功能稱之為「AirPort」,隨後蘋果的路由器產品線一直用的是這個名字。

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有了牽頭的,很快整個業界都將 802。11 無線標準作為了自己的標配功能,Windows XP 也在隨後的更新中加入了對 WiFi 功能的支援。同時由行業大佬牽頭組成的 WiFi 聯盟也於 1999 年成立,這個聯盟是一個非盈利組織,擁有「WiFi 認證」商標的授權許可。

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說個有意思的事情,儘管 WiFi 聯盟經常使用「Wireless Fidelity 無線保真」這個詞,但其實 WiFi 這個詞本身沒有任何意義,也沒有縮寫和全寫,正確寫法是 Wi-Fi。

在接下來的 20 年中,WiFi 技術不斷髮展,最終成為了當代生活人體的必要組成部分。

為什麼WiFi 技術進步

大家很難感覺到?

在這 20 年的發展歷程中,WiFi 先後經歷了數次迭代,每次的迭代的版本號都是以 802。11 開頭,改後面的字母。從 802。11b 開始已經有了 802。11j / y / p / n / ac 幾次大的更新。但是我相信絕大多多數人對 WiFi 技術的進步感受並不強烈,甚至從家裡安裝無線路由器之後都沒換過,一直用到現在。

之所以大家很難感覺到 WiFi 技術的進步的原因主要有三個:

· WiFi 聯盟要求產品向下相容

WiFi 聯盟出於對老裝置的保護,要求認證產品都要儘可能向下相容老協議,這點對路由器行業的要求尤其明顯,這也就使得大家更換裝置的需求不強。

· 技術成型早

事實上我們絕大多數家庭中使用的路由器使用的都是 802。11n 這個標準,推出於 2009 年,而國內 WiFi 大規模流行起來也是這個時間點上。而 802。11n 的技術標準還是很強的:支援 2。4/5GHz 雙頻、最高 600 Mbit/s 的傳輸速度、支援 MIMO-OFDM(正交頻分複用,多天線增加訊號容量)、室內最高 70 米的通訊範圍,可以說即使是現在對於一般的家用環境也是夠用的。

加上剛才說到的強制向下相容,這也就導致了大家對網路環境的提升追求不大。

· 名字難記

這不是一句玩笑話,從誕生開始,WiFi 的標準就採用了 IEEE 規定的 802。11 標準的協議代號來命名每代新協議,這種「數字 + 字母」的方式極大提升了消費者的認知和學習成本,一定程度上阻礙了新技術的推進。

舉個簡單的小例子:802。11n/ac/ax 技術的先後順序,一般消費者都是懵的。

因此 IEEE 在這代 802。11ax 上改名為 WiFi 6,並追溯前兩代,將 802。11ac 改名為 WiFi 5,802。11n 改名為 WiFi 4,來推動市場對於 WiFi 協議技術進步的認知。

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你看 ,「456」的純數字命名方式看起來是不是比那個什麼 802 看起來清楚多了,而且是不是覺得自己不用最新一代就有點難受了?

WiFi 6 到底強在哪?

WiFi 6 並不是一項非常新的技術,高通 2017 年就推出了支援 WiFi 6 的 SoC,今年年初上市的三星 S10 系列就已經支援 WiFi 6 了。

相較於 WiFi 5,WiFi 6 最大的進步並不是速度,儘管速度確實有所提升,理論最大速率從 6。9Gbps 提升到 9。6Gbps 左右,這主要依靠於 MCS 調製與編碼策略的提升。速度的提升只是一方面,WiFi 6 最大的進步其實是對多裝置連線的支援,這其中涉及到兩項重要技術的進步 —— MU-MIMO 和 OFDMA。

OFDMA 全稱是 Orthogonal Frequency Division Multiple Access,是一種全新的多裝置資料傳輸方式。WiFi 5 上使用的叫 OFDM,簡單解釋一下就是同一個路由器一次只能和一個裝置進行資料互傳,其餘的裝置需要排隊,這要就會造成裝置網路延遲,還會讓路由器的上下行負載出現過載或者是空載的情況下;而 WiFi 6 上的 OFDMA 可以將多個裝置要傳輸的資料拆分成小份,讓多個使用者可以同時進行網路資料傳輸。

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這樣能夠極大提升多人上網的網路環境,大家不用互相等。

另外 OFDMA 的調製碼從之前的 256-QAM 提升到了 1024-QAM,承載的資料量也就更大。

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除了 OFDMA,WiFi 6 還優化了 MU-MIMO 技術,這項技術可以同時連線多個網路裝置,在 WiFi 5 上僅支援下行多裝置連結,WiFi 6 上升級到上下行都可以;並且裝置連線數量從 4 臺升級到了 8 臺。

iPhone 11 上的“新 WiFi”到底是什麼?

針對目前複雜的網路環境,WiFi 6 還支援 BSS Coloring 技術:以前的路由器在傳輸資料前會檢測環境內是否有同通道訊號在傳輸資料以防止訊號干擾,如果有會把媒介定位忙碌狀態,只有空閒狀態下才會開始傳輸資料。而 WiFi 6 為資訊傳輸加入了全新的「著色」系統,每次傳輸資料時會在資料中心新增一個「顏色」標籤,用於區分不同裝置,面對不同裝置傳輸的資料可以相互區分,以減少等待空閒的時間。

iPhone 11 上的“新 WiFi”到底是什麼?

WiFi 6 還加入了 Target Wake Time 目標喚醒時間機制(TWT),這項技術主要面對時下流行的智慧裝置,透過減少智慧家居的通訊頻率,並調節連結時長來控制能耗,節約電量。

iPhone 11 上的“新 WiFi”到底是什麼?

WiFi 6 儘管速度提升了,但速度提升並非是最大的亮點,多單位協同連結,尤其是「多網路單位 + 智慧裝置」的複雜網路環境才是 WiFi 6 的提升重點。在未來萬物互聯的預想場景中,WiFi 6 的用武之地還很大。

但是現階段有無必要更換 WiFi 6 裝置呢?其實大可不必。

WiFi 6 需要裝置和路由器全部支援才能發揮作用,且不說現在支援 WiFi 6 的手機還很少,WiFi 6 路由器的價格也很高,支援 WiFi 6 的智慧裝置更是鳳毛麟角。

iPhone 11 上的“新 WiFi”到底是什麼?

我查了一下蘋果官網、小米商城以及國內電商平臺上銷量比較高的家用智慧裝置,沒有一款支援 WiFi 6,甚至有幾個連 WiFi 5 都不支援。

iPhone 11 上的“新 WiFi”到底是什麼?

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iPhone 11 上的“新 WiFi”到底是什麼?

另外 WiFi 6 需要相當高的網路配置才能有比較好的體驗,目前國內家庭使用者的網路基本還是在 500M 以下,這也讓目前 WiFi 6 在家用角度缺乏換代動力。

因此,WiFi 6 肯定是好,但是沒必要強追,先提升到 WiFi 5 用著,等 WiFi6 的網路環境和產品價格都比較成熟了再換也來得及。

這次蘋果支援 WiFi 6 並非是業界首創,不過依靠蘋果的市場影響力應該會帶動一批周邊產品的發展。