其实,拿5G和WiFi做比较并不合适,因为5G是“第五代”移动通信系统,而WiFi包括802.11/a/b/g/n/ac/ad/ax等很多“代”版本,有点像问特斯拉和火车有什么区别。
WiFi协议版本和参数(表格来自Wiki)
那么,更广义地说,从同一个维度来看,移动通信系统(xG,x=1,2,3,4,5)和我们今天使用的WiFi有什么区别呢?
注:本回答主要针对私人家庭WiFi。
xG和WiFi的区别
当然,作为用户,我最直观的体验就是WiFi比xG便宜很多。如果忽略有线宽带和路由器的成本,我们甚至可以认为用WiFi上网是免费的。然而,在大多数情况下,价格只能反映一些技术因素。如果把一个小家庭网络扩展到全国乃至全世界,那就是xG。然而,大规模和小规模之间仍然有很大的差异。
简单描述两者的区别,需要从需求入手。
需求差异化
竞争性
就WiFi和xG而言,从技术上来说,两者的区别有些类似于区域自治和中央集权,这就导致了大部分WiFi节点都是由私人(或公司或城市)搭建,而xG基站则是由全国各地的运营商搭建。
换句话说,在无线信号传输过程中,由于私有路由器之间没有通信,它们共享同一个频谱,WiFi数据传输具有竞争性,而xG数据传输不具有竞争性,具有集中的资源调度。
这大概就像公路和铁路。开车出门在路上,我们不知道下一个路口前面会不会有一长串红色尾灯的车;铁路不会有这种麻烦。中央调度系统告诉司机前方有一辆车有多远,它能跑多快。
隐私
同时,一般来说,WiFi接入的是私有有线宽带,而xG的基站接入的是运营商的骨干网。所以WiFi一般都有隐私要求,未经允许不能接入。
(不能白看,也不能白看.(:)
机动性
因为WiFi连接的是私有有线宽带,私有宽带接入点是固定的,宽带是有线的,所以不会到处跑。这意味着WiFi对移动性要求低,覆盖范围小,一般只考虑步行速度对信号传输的影响,不考虑小区切换。但xG基站的移动性和小区切换要求较高(基站的覆盖范围称为小区),需要考虑汽车、火车等高速物体。
除非汽车本身有WiFi,否则任何人都不应该一直在车内连接WiFi。目前WiFi有WDS模式,但还没有运营商的小区切换成熟。这样的竞争/非竞争、隐私和移动性要求会带来从功能、技术到覆盖、接入、频谱、速度等一系列的差异。
技术差异
1.频谱/接入
频谱可能是竞争最直接的导火索。
WiFi使用的频谱(2.4GHz/5GHz)是未经授权的频谱,这意味着该频谱没有被分配/拍卖给个人或公司,任何人/企业都可以用自己的WiFi设备随意访问。xG使用的频谱是授权频谱,除了获得该频谱的运营商外,任何人都无权使用该频谱。
因此,当你打开手机上的WiFi时,你会立即看到一个非常长的无线列表,其中大多数是2.4千兆赫的路由器。这意味着这个频带非常拥挤,可能会有很多类似噪声的干扰。
这一段的意思是,如果其他技术相同,手机在这个频段的WiFi信噪比会比较低,会导致WiFi信号覆盖范围缩小,传输速率变慢。因此,WiFi协议正在扩展低干扰的频段,如5GHz和60GHz。
有热点榜单,WiFi频段有限,肯定会导致频道资源竞争。因此,WiFi的核心空口协议是csma/ca(载波侦听多路访问/冲突避免)。其具体方法是发送前检测信道,如果信道繁忙,等待一段随机时间再发送。但是检测不是实时的,所以还是有可能两条路由可以一起检测空闲频谱,同时发送数据,导致冲突,会通过重传的方式重传。
CSMA/加州
在xG中,由于接入信道是由基站分配的,分配算法中会考虑干扰因素,相比之下,相同技术的基站覆盖范围会比较大。同时,xG在信号传输前已经被基站分配了专用的“线路”,因此传输前不需要进行信道检测,对冲突重传的要求也很低。
关于访问的另一个显著区别是,由于运营商需要全站点访问,xG没有密码。他们使用SIM卡中的标识,通过充电网关进行充电。私人WiFi通常需要密码。
2.覆盖范围、WiFi网络和移动通信网络
如上所述,WiFi的覆盖面普遍很低。相比之下,基站将具有更大的覆盖范围,因为它的高传输功率和频带中的低干扰。
因为网速可能受太多因素影响,这部分不讨论WiFi和xG的速度。事实上,两者都有可能比另一个快。但比如在公司大楼,如果想扩大WiFi的覆盖范围,服务公司员工就方便了。在这种情况下,单个无线路由器肯定不行,覆盖公司大楼的单个无线路由器肯定会超过国家规定的无线电发射功率,所以需要多个路由器联合组网,比如一个无线路由器负责一个房间,而其他路由器使用同一个名称,相互配合,形成整个大楼的无线网络。
众所周知,单节点决策系统是高效的系统。也就是说,如果无线网络中存在多节点协作,最有效的方式就是拥有一个全网控制器来帮助每个路由器调度和分配时间/空间/频谱资源。
在无线局域网中,集成在家庭路由器中的接入点和接入控制器是分开的。用AC控制整个网络,分配资源。
下图:
WLAN设计,图片来自夏天的回答-//www . zhihu.com/question/59991119/answer/228596693,zhi Hu
如果我们稍微扩展一下呢?
上到全国,很明显单个AC的数据处理速度是不够的,所以每个地区都需要一个相似的AC,每个AC也需要协同工作,互相交流。这形成了无线核心网。
每个接入点组成一个无线接入网。
运营商的移动通信网络主要由核心网和接入网组成。
如下图,这和WLAN很像吗?
5G网络结构
从单路由,到公司级多路由组网,再到全国基站覆盖,这大概就是WiFi和xG的区别和联系。