5G时代高校网络如何建设（上篇）
Wi-Fi 6和5G，将要给高校的无线网络建设带来什么变化?5G时代，高教的无线网络，该怎么来建设?
本文主要阐述在3G、4G乃至马上就要来临的5G时代，针对高校网络建设，锐捷如何通过移动通信网和Wi-Fi网络实现“连接融合、联合部署”。本文将分上下两篇进行阐述。上篇从技术的角度，比较Wi-Fi 6和5G，剖析其技术背后的需求设计;下篇通过一系列分析高校中典型的场景模型，给出网络建设的建议。
最成功的三种无线年左右马可尼提出无线年，整个无线通信发展出非常多的技术。这样的一个过程中有几十种无线通信技术，而最成功这三种，形成了一个无线通信的三国江湖。移动通信网(城市级网络)、无线局域网(楼宇级网络)和无线个域网(房间级网络)。
移动通信，从90年代CSM开始到2G、3G、4G以及5G 发展下来，就是运营商在城市里，布了一个大家都可以共享的无线年，移动通信网已经具有80亿以上的用户，而每年新增的终端有15亿以上，到5G时代这一个数字会更多。
无线局域网最成功的技术就是Wi-Fi，第一代的Wi-Fi 1(11b)，在1997年诞生。解释一下，Wi-Fi以前被称为11b、11a、11g、11n和11ac，都是用字母来代号。2018年，Wi-Fi联盟统一成用数字代号，也是所谓的Wi-Fi 1直到Wi-Fi 6。Wi-Fi 6在2018年真正开始产品商用。截止到2018年，Wi-Fi类的终端存量有130亿以上，包括个人会使用的每一部的手机、平板电脑、每部PC，还有非常多智能设备。每年新增的Wi-Fi终端的数量超越40亿个，是地球上人类的2/3。
无线个域网最成功的技术叫蓝牙，蓝牙也是在90年代开始推出了第一代，持续更新到蓝牙5.0。截止2018年，蓝牙的设备终端已超越150亿个，主要用在蓝牙耳机、蓝牙音箱、鼠标键盘等个人应用上，每年增长的终端超过50亿个。未来也会广泛存在的三国江湖基于这三种技术的终端，其存亡数量和新增数量基本上能够达到地球上的人类每人一个，这个数量决定了这三种技术不可能会消亡。未来很长的一段时间内，这些终端仍然会广泛存在于大众的生活和生产中。这些技术现在已发展到五到六代，这也说明这些技术非常成功，也非常成熟。未来，无线技术在这三条路上一定依然以这三种协议和技术为主，不会出现谁替代谁的情况。
5G的特性非常多，这里提取几个关键特性。见上图，分别是eMBB(具备超大带宽的网络)、mMTC(超大连接的物联网)和uRLLC(高可靠低时延的网络)。5G 这两年非常热，现在也变成国家的一个战略。其实，5G并不是一个横空出世的技术，也不算是一个突破型的技术。实际上，5G就是大家很熟悉的4G技术的一个延续性更新。它采用的一些关键技术，绝大多数都是4G技术的提升。比如说频宽，4G频宽是20兆，而5G现在开放的频段是100兆;比如说天线G还有更高的调制解调技术。
5G信号处理的技术使得它的整个带宽变得很高，但5G真正革命性的地方并不在于它的带宽变高、上网更更快。真正的革命性的技术在于下面两个，这给我们的生活带来很多的想象力：
Mmtc，超大连接的物联网，它能支持百万级的物联网终端连接，针对全球网、全国网、城市网络类的，比如水表、电表、燃气等的抄表，比如共享自行车、智能井盖、智能路灯等都可以用到。uRLCC，高可靠低时延网络，主要面向生产类和无人驾驶类的应用。例如，无人驾驶汽车技术，未来就需要承载在这样的一个网络上，才能满足各种瞬息万变的路况和突发情况，并能作到实时响应;还包括，生产车间的实时控制以及港口会控制部分自动化的设备，例如塔吊、机器人等，这些都需要低时延的无线G是国家战略
2020年和2021年，5G的应用主要以室外的宏站为主，满足一些城市或者整个城市级的应用。运营商的部署，也会以先满足信号的覆盖、满足街道街区，包括一些机场、火车站等公共区域的覆盖为主。而真正要做到室内全方位覆盖，需要等到2022年以后，到时候会采用室内小基站，作为5G的室内覆盖方案。
1024QAM(更高速率的调制)，它带来的改善是逐步提升极限带宽。上一代Wi-Fi 4，理论上能达到1.7G的连接速率，这里指的是极限带宽。到Wi-Fi 6之后，极限带宽能够达到4.8个G。OFDMA(正交频分多址)，这是从4G技术引入Wi-Fi的一个技术，它解决了多用户传输的均衡性问题，使得多用户通信更有序，从而提升Wi-Fi的体验和效率。8*8的天线UL/DL MU-MiMO(多用户多进多出)技术，使AP同时能和更多的最终用户进行通信，更大地提升并发带宽和系统容量。BSS-Color(空间复用技术)，解决高密场景下多AP部署时，AP和AP之间如何减少干扰、达到最大信道空间复用率的问题，从而提升整个网络带宽。智能节电方案TWT(目标唤醒时间)，这个技术用在所有物联网终端。很多物联网终需要依靠电池供电，面临能耗问题。让一块电池使用一年或两年甚至更长，就是这一个技术的目标，这个技术能使很多种物联网的设备用Wi-Fi(更高速)通信。
2019年 Wi-Fi 6的AP出货量会占到20%，在中高端的客户场景，会变成主流选择。而高教也是Wi-Fi 6最主要的行业客户之一。到2020年，Wi-Fi 6会全面取代Wi-Fi 5， 成为整个企业网建设的主流，出货量会占到50%以上，而且会成为基础网络建设的标准。回顾一下从Wi-Fi 5(802.11ac)诞生，到它完全替代上一代Wi-Fi 4(802.11n)，在三年的时间内，基本上在教育行业完成替代。Wi-Fi 6节奏跟Wi-Fi 5基本类似。
一般对于新通信标准的应用，手机会最早发布。2019年2月，三星在全球首发了一款Wi-Fi 6手机。小米也在2月底发布了小米9，搭载了Wi-Fi 6的芯片。2019年9月，苹果发布的新iphone，一定会搭载Wi-Fi 6。2019年，主流的芯片厂商都会推出Wi-Fi 6的手机芯片组，而手机生产厂商也都会在旗舰手机上导入Wi-Fi 6。2020年，Wi-Fi 6基本变成主流。
从信号和频宽上看， 5G使用256QAM的调制方式，以及100兆赫兹的单载波频宽。相比较而言，Wi-Fi 6采用了1024QAM的调制方式和最高160MHz的单载波频宽。能够准确的看出，Wi-Fi 6采用的调制技术和频宽，都比5G高很多。这是因为它的距离近。5G考虑大范围的距离，Wi-Fi则主要考虑10m-20m的覆盖范围。因此，近距离下的传输带宽非常高。
从调度方式看，5G采用的是基站来总负责协调，用基站的核心网络，去指挥大量的终端。而Wi-Fi 6则采用了协调+竞争的方式，Wi-Fi 5以前完全是竞争，AP和终端经常会出现不均衡，终端一多整个带宽就不足。这就是大家经常在万人大会上看到信号很强但是无法通信的原因，就因为Wi-Fi 5是完全竞争，大量的竞争冲突使得传输效率急速降低。Wi-Fi 6则引入了OFDMA，AP可以协调终端的收发行为，让整网的传输更有序，最大可能的减少冲突。
理论速率，5G可以到20G，Wi-Fi 6可以到10G，这中间的差别还在于5G最高能支持64个天线收的天线会非常非常大，这使得它主要用在室外。典型的室内单台设备类型，5G的吞吐会在1.5G到2G，不可能都使用那么大的天线。大部分室内部署小基站，一般是4*4，它的带宽是1.5G-2G。Wi-Fi是4T4R，典型的性能也在1.5G-2G。所以，单设备的性能差不多。
再看单设备的覆盖范围，5G 的一个室外基站的覆盖是公里级，在室内一般会采用小基站或者室分系统。为降低覆盖成本，5G单个容量小区的覆盖范围在五千到一万平米，差不多一层到两层楼的范围。Wi-Fi 的1个AP可以覆盖一个大会议室，或者一个大办公室的几个房间，每个AP提供单独容量，它的覆盖范围差不多是500-1000平米。在室内，Wi-Fi和5G的单小区覆盖范围差不多差十倍。这样部署的结果是，虽然单小区的性能差不多，但是平均到每个平米和平均到每个人头上，5G的性能可能只有Wi-Fi性能的五分之一到十分之一。所以，5G首先满足的是广覆盖而非高带宽。
而Wi-Fi的优劣势，刚好和5G相反互补，其优点是高密度下的高带宽。Wi-Fi的另外一个优势是省电。用4G访问网络，时间稍长，手机就会很烫，电池刷刷往下掉，用Wi-Fi则会省电很多。Wi-Fi的劣势在于需要认证，而且是私有网，覆盖不连续的。就像学校的Wi-Fi，一出学校就没有了，不会像5G那么连续。
从终端的支持来看，手机应用4G已经完全普及。5G预计判断到2020至2024年才会慢慢普及。而PC和Pad对运营商的支持要慢更多。比如，现在内置4G功能的笔记本电脑仍然不超过20%;而智能办公，比如智能投屏的大屏、一些语音智能办公设备，目前也看不到支持4G或者5G。Wi-Fi在这几类产品上才是标配。未来两到三年，Wi-Fi 6一定会变成这类设备的主流。
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