Wi-Fi，面临频谱危机

摘要：实验室的研究人员使用了完整的 6 GHz 频段，为每个住宅单元随机分配信道和信道带宽，并确保相邻单元不使用相同的信道。他们还估算了未来家庭将容纳多少个联网设备，以及这些设备将带来的峰值流量。

有线电视运营商运营的非营利性网络智库 CableLabs 表示，Wi-Fi 使用量的快速增长意味着 6 GHZ 频段的承载能力可能很快就会耗尽。

该组织于周二发布了其进行的 Wi-Fi 网络使用情况分析的初步结果，模拟了一栋 12 层住宅楼（每层有 12 套公寓或联排别墅）内的流量，并做出了上述声明。

实验室的研究人员使用了完整的 6 GHz 频段，为每个住宅单元随机分配信道和信道带宽，并确保相邻单元不使用相同的信道。他们还估算了未来家庭将容纳多少个联网设备，以及这些设备将带来的峰值流量。

测试人员随后展望了未来五年，并试图预测“在 Wi-Fi 活动最活跃的时期，每个住宅单元中每个连接设备的延迟和数据包丢失”。

他们发现“大约 30% 的模拟建筑体验增加了单向 Wi-Fi 延迟（超过 10 毫秒）——并且数据包丢失率增加了 2% 或更多。”

如果分析正确，则意味着 CableLabs 假设的建筑物中的某些用户可能会遇到视频通话质量不佳的情况，流媒体视频可能会出现故障，并且游戏玩家可能无法及时出手取胜。

CableLabs 进行这项研究的动机并非完全纯粹，因为它长期以来一直呼吁立法者确保提供更多未授权频谱，以保持 Wi-Fi 速度。其关于这项分析的帖子重申了这一呼吁，并针对美国立法者，建议他们在 Wi-Fi 速度慢造成经济影响之前解决这个问题。

该组织承诺将发布完整的分析报告，而《The Register》对此充满期待，因为虽然美国有很多人居住在密集的建筑物中，但在欧洲和亚洲，还有数百万人也居住在密集的建筑物中，因此这项早期分析对这些地区的影响可能会更大。

Wi-Fi 频谱：6 GHz 使用量激增，但即将耗尽

在美国和全球政策制定者就频谱政策的未来进行辩论之际，CableLabs 发布了我们对 Wi-Fi 网络使用情况分析的初步结果，这进一步证实了保留当前未经授权的频谱资源并尽快增加更多资源的迫切必要性。

简而言之，6 GHz 频段——与传统的 2.4 GHz 和 5 GHz 频段并列的 Wi-Fi 关键频段——正在经历爆炸式增长和快速普及，预计今年将显著加速。由于预计未来五年消费者数据和设备需求将快速增长，在高密度环境中，6 GHz 频段即将耗尽。

如果没有更多未经授权的频谱投入使用，现有 Wi-Fi 频谱的充分利用将导致依赖 Wi-Fi 作为现代连接主力的应用程序和服务性能下降。

任何减少或重新利用 6 GHz 非授权频谱的提议都将对Wi-Fi 性能造成毁灭性打击，并严重损害消费者、美国设备制造商以及其他期望并依赖可靠连接的企业。如果不能分配更多非授权频谱来支持日益增长的 Wi-Fi 使用量，消费者的 Wi-Fi 性能将下降。

这些结论基于对多层住宅环境的严格网络模拟，使用了名为 NS-3 的高性能建模工具，该工具融合了 Wi-Fi 技术和用户行为的具体参数。此项分析基于 CableLabs 先前的研究，阐明了对额外 Wi-Fi 频谱的需求。

这项工作现在更进一步，对多层住宅建筑中大量客户端设备、用户和网络近距离运行的完整 Wi-Fi 环境进行建模和分析。

具体来说，该研究模拟了一栋12层的住宅楼（例如，公寓或共管公寓楼），每层有12个单元。我们纳入了楼内所有6 GHz Wi-Fi接入点和活跃客户端设备（例如，智能手机、笔记本电脑、平板电脑、电视和其他联网设备）。在模拟中，我们使用了完整的6 GHz频段，并为每个单元随机分配特定的信道和信道带宽，同时避免相邻单元使用同一信道。设备和流量增长的起点基于当今典型联网家庭的分布情况。

随后，该研究根据行业预测增加了未来几年的设备数量和峰值流量。

为了识别Wi-Fi频谱耗尽情况，该研究分析了Wi-Fi活动高峰期每个住宅单元中所有联网设备的延迟（传输延时）和丢包（数据丢失）这两个关键指标。对于许多热门且必不可少的应用程序而言，延迟是服务质量和用户体验的有力预测指标，包括FaceTime或Zoom等实时通信、流媒体、在线游戏和家庭安全。丢包会损害所有类型的应用程序，并与连接不可靠和拥塞相关。

模拟结果显示，密集居住环境中的消费者可能会遇到广泛且显著的 Wi-Fi 性能下降，这表明随着需求不断增长，近期频谱将耗尽。

具体而言，该研究基于五年来不断增长的Wi-Fi需求，考察了这栋12层住宅楼内的Wi-Fi性能。在该场景下，模拟楼内约30%的用户体验到单向Wi-Fi延迟增加（超过10毫秒），数据包丢失率达到或超过2%。当延迟和数据包丢失超过这些阈值时，住户的体验质量将开始下降，尤其是对于视频通话等对Wi-Fi性能最为敏感的实时应用而言。随着延迟和数据包丢失的进一步增加，即使是流媒体等非实时应用也会开始出现故障。

下面的图 1 和图 2 是这栋拥有 144 个单元的大楼的抽象示意图。每个矩形代表大楼中的一个单元。图 1 显示了具体的单元、它们在大楼中的相对位置，以及在客户端设备和峰值流量增长五年后，单元中至少一个 6 GHz 客户端设备的延迟量。图 2 显示了相同的数据包丢失情况。整个大楼的延迟和数据包丢失的变化取决于单元内和单元间设备之间复杂的交互、不同单元中客户端设备数量和峰值流量的变化，以及单元内和单元间 Wi-Fi 信号传播和争用的变化。