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WiFi6专题报告5G带动WiFi6

发布时间:2024/8/3 11:05:24   
如需报告请登录。1、Wi-Fi6正式应用,性能大幅提升,与5G性能相近1.1.年Wi-Fi6技术正式进入商用阶段Wi-Fi联盟为更好的推广Wi-Fi技术方便消费者理解和品牌形象的塑造,从年开始,Wi-Fi联盟开始重新命名Wi-Fi标准,将Wi-Fi按代际以数字命名。最新一代Wi-Fi技术标准.11ax于年正式推出,按照新命名方式被命名为Wi-Fi6,而当前市场上普遍使用的.11n和.11ac则分别命名为Wi-Fi4和Wi-Fi5。Wi-Fi联盟在年三季度正式开始对Wi-Fi6产品进行认证,标志着最新一代Wi-Fi技术开始正式应用。Wi-Fi联盟以产品认证的模式统一管理无线网络设备,满足Wi-Fi技术标准的产品提交Wi-Fi联盟认证后,会获得Wi-Fi联盟认证证书,同时获得使用Wi-Fi联盟认证图标的权利。1.2.Wi-Fi6性能相比Wi-Fi5大幅提升,性能与5G技术相当随着通信技术的持续迭代,新一代Wi-Fi6能够提供更大的容量、更低的时延,拥有更高的频谱效率、覆盖范围,能够进一步扩展Wi-Fi的应用场景,低时延高可靠的特性能够实现从企业家庭网络向生产网络的扩展。Wi-Fi6能够提供的重要体验包括:1)理论带宽支持高达9.6Gbps,峰值速率相比Wi-Fi5提升2倍以上;2)AP接入容量达到Wi-Fi5的4倍,支持更多并发终端接入;3)终端功耗节约30以上,满足物联网终端的低功耗要求。Wi-Fi技术经过多年发展,技术平滑演进,从早期的单天线、低速率、窄带宽,逐步增加MIMO天线数量,拓展频段至MHz,同时引入MU-MIMO(类似5G的MassiveMIMO)技术、OFDM编码、OFDMA编码,实现了网络能力的大幅提升。Wi-Fi联盟在技术升级过程中充分考虑了技术稳定性和演进的平滑性,每一代技术在上一代技术基础上,进行进一步升级和优化,避免技术跨越太大造成商业推广的失败(吸取了年推广.11a标准的失败经验),充分考虑了技术进步和产业链商业推广的平衡。新一代Wi-Fi6标准也是基于过去成熟技术进一步升级,实现性能大幅提升的同时,保持了技术的稳定性和产业链推广的可实施性。Wi-Fi6引入大量与5G相同的技术,进而实现了与5G相当的性能指标。从通信原理上讲,提升传输速率和用户容量,主要从提升信道带宽和提高信道利用率两个角度入手。Wi-Fi6和5G均引入了OFDMA编码技术,提升信道使用效率。OFDMA技术从OFDM演进而来,传统通信方式中每个用户发送的数据均占用整个信道,可以理解成不管一车装没装满,一辆车只装一家人就发车。而OFDMA技术在频域上将无线信道划分为多个子信道(子载波),用户数据承载在子载波上不必占用整个信道,可以理解成每辆公交车可以装不同家庭的人,保证一直是满载的运行。因此能够提升频谱利用效率,降低用户数据排队等待的时延。Wi-Fi6还引入了MU-MIMO和MassiveMIMO技术。MIMO技术最早起源于Wi-Fi,运用于Wi-Fi4(.11n),后来被引入4G(LTE)技术。5G时代以及Wi-Fi6技术进一步增强MIMO技术,Wi-Fi6升级至MU-MIMO(多用户多进多出),而5G技术升级至MassiveMIMO(大规模多进多出,同样的技术,不同的名称)。Wi-Fi6技术最多支持8*8天线,最多支持8个1*1用户的并发上下行,5G技术最多支持64*64天线,且支持水平和垂直方向的波束赋形。由于5G基站部署在室外,需要在更大范围内覆盖更多用户,因此5G的MIMO参数高于Wi-Fi6,但由于Wi-Fi技术主要用于室内等小范围高速覆盖,因此整体技术能力相近。基于上述新技术,Wi-Fi6克服了过去Wi-Fi用户数增加导致的时延和速率的大幅衰减。目前Wi-Fi6能够实现高并发状态下更加稳定的带宽支持。根据华为和思科的测试结果,用户数达到数十个并发接入时,Wi-Fi6(.11ax)仍然保持基本稳定的总带宽能力。在时延方面,由于引入OFDMA和MU-MIMO技术,在编码方式上以及天线并发处理能力上得到本质改善,大幅减少频率干扰以及用户数据排队。从测试结果看,随着并发用户数的增加,Wi-Fi6的用户时延仍然能够保持在低于50ms水平,相比Wi-Fi5实现了显著提升。基于技术革新带来的性能大幅提升,Wi-Fi6能够支持大带宽、低时延的各类无线应用,但由于Wi-Fi技术覆盖范围较小、对移动场景支持能力有限,因此目前Wi-Fi6适用的场景基本局限于室内、固定或低移动性接入场景,基本覆盖了家庭、园区、企业办公、工业生产管理、城市热点覆盖等应用领域。随着5G时代到来,手机、VR/AR设备、4K/8K电视等终端的联网需求和联网能力均将显著提升,而Wi-Fi6应用了大量和5G共用的技术,网络能力能够满足5G时代联网需求,有望在终端升级的浪潮中,迎来Wi-Fi设备的广泛升级。Wi-Fi6与5G在速率、时延、可靠性等主要指标基本相似,随着5G时代终端网络性能需求的普遍提升,Wi-Fi与蜂窝网络在各自优势领域有望长期共存。具体来看:1)部署成本:Wi-Fi设备成本较低,每Bit成本约5G设备的1/30;2)流量费用:5G套餐价格预计大幅超过4G,而Wi-Fi使用固网流量,整体资费不变的情况下可以实现速率和容量的提升;3)网络覆盖:5G使用3.5GHz和4.9GHz等高频频谱,而Wi-Fi使用2.4GHz为主、5GHz为辅的免费频段,室内穿透能力和覆盖能力更强;4)峰值速率:Wi-Fi6峰值速率与5G峰值速率基本相当;5)终端类型:Wi-Fi基于MAC和IP地址寻址,不需要SIM卡,而5G设备需要SIM卡或USIM卡等模组才可以上网,终端类型相对受限;6)功耗:Wi-Fi基本在室内覆盖,5G基站到用户距离更远,因此实际使用中5G设备的发射功率要高于Wi-Fi设备。在4G时代,Wi-Fi平均比4G网络节省5%的电量。从性能比较上可以看到,Wi-Fi6在速率上与5G相当,在时延和移动性上略差于5G,因此在终端应用上,Wi-Fi6适合覆盖绝大部分室内或低移动性的大带宽应用,与5G应用范围高度重合,在超低时延领域,则是5G更加适合的领域。从组网角度看,5G连续广覆盖的特点适合大范围城市覆盖、车联网、超低时延(工业、远程医疗等)等应用;Wi-Fi6则更加适合室内大容量高并发场景,能够以更低的网络成本,实现局域高性能无线网络覆盖。在标准制定角度看,主导5G的3GPP以室外连续覆盖为核心诉求,而主导Wi-Fi的IEEE则定位聚焦室内无线覆盖,在标准定位上存在互补性,因此在网络性能和适用场景下,天然的具有差异化和互补性。虽然5G可以通过大量小基站实现室内覆盖、Wi-Fi6也可以通过漫游调度功能实现室外连续覆盖,但附加成本均很高,因此在不同场景下,出于成本和组网便捷性考虑,5G和Wi-Fi6互补性大于竞争性。2.Wi-Fi6将与5G长期并存,5G有望推动Wi-Fi6规模部署2.1.Wi-Fi是移动网络重要补充,5G时代Wi-Fi6有望承载更多流量Wi-Fi目前在家庭、企业端,在已经有宽带接入的情况下,无线流量成本为0,而运营商移动流量资费虽然经过持续的提速降费,但对于用户仍然是不能忽视的成本,因此,在家庭、企业等场景下,Wi-Fi成为重要的无线接入方式。在具体应用中,过去家庭宽带接入网关没有Wi-Fi功能,因此大部分用户额外采购无线路由器实现家庭Wi-Fi覆盖,而目前运营商提供的智慧家庭网关一般均集成了Wi-Fi功能,入户后可同时提供宽带、Wi-Fi、IPTV等多种功能,若室内信号不佳,仍需额外采购无线路由器。企业场景下可以选择和家庭类似的无线路由接入,运营商和网络设备商也提供企业无线网络解决方案,通过AP热点搭建具备集中网络管理能力的企业级Wi-Fi环境(也称企业/园区WLAN)。在运营商大容量热点覆盖场景下,由于Wi-Fi网络设备的组网综合成本较低,在商场、机场、场馆、校园等人流密集的公共场所,运营商通过Wi-Fi技术搭建的WLAN网络是重要的解决方案。以中国移动为例,其推出的随e行业务,通过覆盖全国的万热点为用户提供Wi-Fi上网服务,接入速度最高达到54MB/s,开通服务的用户可通过电脑、手机等支持Wi-Fi功能的网络设备,连接CMCC/CMCC-WEB/CMCC-EDU接入运营商WLAN网络实现网络访问。从热点分布看,以上海地区为例,上海共有个Wi-Fi热点,主要分布在商场、酒店、医院、大学校园、场馆等区域。从全球数据看,根据思科统计,年全球移动设备(不包括笔记本电脑)产生的网络流量中,54(13.4EB/月)由非移动网络承载(包括Wi-Fi、小基站-此处指连接到固网的光纤直放站、皮基站等的设备),而这一占比在年预计进一步提升到59。若考虑笔记本电脑的联网需求,则Wi-Fi承载的流量占比预计会更高。由于大量移动设备的上网行为在家庭、办公楼等室内环境完成,在这些场景下,Wi-Fi设备、运营商部署的光纤直放站、微基站、皮基站等设备将移动设备流量最后通过固定宽带网络承载,实际通过基站蜂窝网络传输的流量占比低于50,Wi-Fi等室内接入技术是更主要的流量承载管道。而从网络制式看,随着蜂窝网络速率的提升,新硬件带动用户移动流量使用量大幅提升,而考虑到移动资费以及运营商网络覆盖能力的因素,更大比例的移动流量通过Wi-Fi等固定网络传输。随着新技术的引入,4G时代智能手机导致用户移动网络使用时间更长,流量消耗更大。考虑到流量资费整体仍然不可忽视,用户倾向于将更多重度应用(高清视频、大文件的下载等)在Wi-Fi环境下完成,导致4G时代通过Wi-Fi等传输的流量占比相比2G/3G时代进一步提升。另一方面,运营商在4G网络建设以及扩容的成本很高,而利用现有光纤网络通过WLAN、皮基站、微基站等扩容成为重要的选择。5G时代,VR/AR等新硬件将进一步增加移动网络使用量,5G网络建设和扩容成本更高,因此预计5G时代将有更高比例的移动网络流量通过Wi-Fi、小基站等网络承载。从全球Wi-Fi接入热点数量看,思科预期至年总Wi-Fi热点数将增长4倍,从年的1.24亿个增加到年的5.49亿个,年复合增速35。其中家庭Wi-Fi热点数将从1.15亿个增长到5.32亿个,公共商业Wi-Fi热点数将从万个增长到万个。具体到地区看,亚太地区Wi-Fi热点数占比有望达到45,对应年2.47亿个,年复合增速达到57。2.2.Wi-Fi6产业链迅速发展,各环节均已推出成熟产品Wi-Fi6产业链环节包括芯片-模组-网络设备-终端设备。目前各环节主要厂商均推出支持Wi-Fi6的产品,产业链基本成熟。具体来看:(1)Wi-Fi6芯片:全球Wi-Fi芯片厂商较多,Intel、博通、高通、美满科技(Marvell)、德州仪器、瑞昱、联发科等一线龙头厂商均已推出Wi-Fi6芯片解决方案,国内的Wi-Fi芯片厂商如乐鑫科技等也已经投入Wi-Fi6产品的研发,芯片端产业链基本成熟。(2)Wi-Fi6模组:为简化网络设备和终端硬件的开发,专业的模块厂商会采购Wi-Fi主控芯片,并与内存、数字处理芯片等组合,烧录底层算法,将物理层和协议栈内置,集成为Wi-Fi模组,通过通用接口与硬件设备组合。这一环节进入门槛相对较低,有大量相关企业,通过自主品牌、贴牌代工等方式生产模组产品,产业链基本成熟。(3)Wi-Fi6网络设备:网络设备包括运营商级AP热点、企业接入AP、家庭网关、家用级无线路由器等。目前思科、华为、星网锐捷等企业已推出运营商和企业级Wi-Fi6产品;华为、天邑股份等厂商已经推出家庭网关Wi-Fi6产品;小米、华硕、TP-Link等已推出家用Wi-Fi6无线路由器产品。各应用领域均有相关厂商推出成熟的Wi-Fi6网络设备。(4)Wi-Fi6终端硬件:从年2月三星GalaxyS10首次支持Wi-Fi6以来,年发布的GalaxyNote10、Iphone11等多款手机已经开始支持Wi-Fi6,国产手机中OPPO新机已经获得Wi-Fi6认证将支持Wi-Fi6。笔记本产品中,年10月发布的微软SurfacePro7开始支持Wi-Fi6。随着Wi-Fi6技术的不断普及,预计未来将有更多终端硬件支持Wi-Fi6标准。2.3.5G部署有望带动Wi-Fi升级换代由于Wi-Fi6显著的性能提升,目前已经开始在高校等场景利用Wi-Fi6进行网络升级,典型案例包括:1)哈尔滨工业大学:利用Wi-Fi6网络对阶梯教室进行覆盖升级,实现高密度阶梯教室万兆无线接入速率;2)东北师范大学:年采用锐捷网络Wi-Fi6无线AP热点实现办公场景网络覆盖,带宽使用效率提升30以上;3)广西民族大学:使用Wi-Fi6产品对图书馆实现Wi-Fi全覆盖,利用Wi-Fi6的物联网扩展能力,支持图书馆特色应用服务;4)吉林艺术学院:数字化校园升级项目中,使用Wi-Fi6无线AP,结合锐捷网络iData大数据方案,实现无线流量覆盖、流量数据切入、学生行为感知、预判、预警等大数据分析功能。同时,随着5G规模建设和商用的逐步启动,5G手机普及率有望快速提升,由于5G手机上网速率大幅高于现有Wi-Fi4和Wi-Fi5标准,为保证在室内、办公、园区、场馆等场景下的用户体验,匹配5G性能的Wi-Fi6设备有望同步快速普及。在运营商家庭接入领域,由于家庭宽带用户存量替换需求以及新增用户开通需求,目前三大运营商每年持续采购大量家庭智慧网关产品,家庭智慧网关是具备Wi-Fi功能的PON终端设备。以中国移动为例,年共集采约万台智慧,年集采约万台,年集采约万台。随着Wi-Fi6需求的逐渐显现,未来运营商有望开始集采支持Wi-Fi6的智慧网关产品,产业链迎来更大存量替换空间,同时产品迭代过程中产品价值量也有望提升。在运营商政企和商业WLAN领域,目前运营商针对政企客户内网建设需求,以及公共WLAN网络需求,Wi-Fi热点集采规模有所加大,随着Wi-Fi6技术的普及,未来有望开始逐步采购支持Wi-Fi6的AP热点,存量市场也有望迎来替换空间。由于当前Wi-Fi6设备整体出货量相对有限,芯片等器件成本仍然较高,目前Wi-Fi6设备价格相比Wi-Fi5等产品显著提升。随着Wi-Fi6的逐渐普及,器件成本快速下降,网络设备价格有望下降。但Wi-Fi6引入MU-MIMO天线等新技术,天线、滤波器等器件数量有所提升,软件等附加值也相对更高,大批量交付阶段,仍有望带动产业链整体价值量的提升,产业链有望进入增量需求+存量替换的量价齐升周期,重点

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