一文读懂Wi-Fi 6

Wi-Fi 6 引入多项先进手艺，可有用解决网络容量和传输效率的问题，本文先容了 Wi-Fi 6 手艺的生长情形及手艺特点，并梳理了 Wi-Fi 6 手艺使用的典范场景。

宣布时间：2022-03-30
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我想谈论

小序

自 Wi-Fi 手艺发明以来，其应用价值及商业价值被行业普遍认可，险些所有移动装备中和大大都室内情形中都接纳了 Wi-Fi 手艺。随着人们生涯水平的一直提高，Wi-Fi 手艺也在一直演进，以为用户提供更好的无线接入体验。2019 年，Wi-Fi 家庭迎来了新的成员，Wi-Fi 6 手艺降生了。下面针对Wi-Fi6要害手艺，应用场景举行先容。

Wi-Fi 6简述

1 Wi-Fi手艺的生长

众所周知，Wi-Fi手艺毗连着我们的手机、电脑清静板，是家庭网络的必需品。但Wi-Fi手艺降生的因由，仅仅是为了毗连零售工具和POS机。

20世纪80年月后期，为相识决每次市肆改变结构都要重新布线的问题，盘算机系统制造商NCR公司聘用了一个荷兰团队，乐成开发了被公以为Wi-Fi先驱的“WaveLAN”。以此为基础，基于未授权频谱的无线通讯IEEE802.11事情群组建设，并于1997年完成了Wi-Fi的正式标准化。但其时的数据流量仅为2Mbit/s，尚不可知足人们基本需求。

又经由2年的研究，802.11研究小组乐成建设了802.11b，将数据流量提高到11Mbit/s。不久又宣布了802.11a，将事情频段提高到5GHz频段，数据流量提高到54Mbit/s。但受硬件本钱等因素影响，用户更多选择的是性价比更高的802.11b。同年，为了与苹果博弈，微软宣布WindowsXP操作系统预装Wi-Fi�？榍�。至此，Wi-Fi时代正式宣告到来。

11Mbit/s的传输速率虽能知足人们基本需求，但与其时的以太网尚有一定差别。2003年，同样使用2.4GHz频段的802.11g被推出，速率高达54Mbit/s，并可以兼容802.11b。自制的硬件装备使802.11g很快成为新一代无线标准。

敌手艺和体验的不懈追求推动了无线协议的更新换代。2009年，802.11n推出，该标准接纳了封包聚合、MIMO手艺和40Hz频宽，将速率进一步提升到72Mbit/s，多天线情形下甚至可以抵达600Mbit/s。2014年推出802.11ac，更是将数据流量提高到400Mbit/s到几个Gbit/s。

2 Wi-Fi 6的要害手艺

Wi-Fi6 引入了一系列新手艺，完善了Wi-Fi5一些尚不可熟的手艺，在对网络整体性能举行优化的同时，提升了接入装备的传输速率和数据传输量。

（1）OFDMA

正交频分多址手艺（OFDMA,Orthogonal Frequency Divi-sion Multiple Access）将带宽划分成正交互不重叠的子载波集，再由这些子载波集组成传输的最小子信道，称为“资源单位（RU）”，每个RU最少包括26个子载波。OFDMA凭证用户需求，针对差别的流量扩展资源（如即时新闻和流媒体），分派差别巨细的RU，最洪流平地优化了系统资源。与古板的OFDM相比，OFDMA就相当于一辆卡车装了多个型号的货箱，装满后一起送给用户；而OFDM则相当于一辆卡车，只装一个型号的货箱，没装满也会发车，若是需要多种货物则需要多辆卡车，铺张了许多带宽资源。

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图3.1 OFDM与OFDMA比照

（2）MU-MIMO

多用户多输入多输出（MU-MIMO，Multi-User Multiple-In-putMultiple-Output）手艺分为上行手艺和下行手艺。下行手艺使用波束成形手艺将封包导向位于差别空间的STA（无线网络终端），即AP（无线接入点）为每位用户盘算信道矩阵，然后将同步波束导向差别用户。上行手艺使用用户之间差别位置的相互正交性来实现多用户的空间疏散，免去了波束成形的交互历程。与Wi-Fi5的MU-MIMO手艺相比，Wi-Fi6引入了上行手艺，并将上下行链路扩展到8*8，与Wi-Fi5的下行4*4、上行1*1相比，上下行可同时毗连用户数增添到8个，提高了系统容量。

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3.2 802.11ax MU-MIMO的特征

（3）1024-QAM

正交振幅调制（QAM，Quadrature Amplitude Modulation）是一种将两种条幅信号汇合到一个信道的要领，使用星座图来对数据举行调制解调。Wi-Fi6优化了原有的调制编码战略，将Wi-Fi5的256-QAM优化成1024-QAM，使星座图中原来一个点可以携带的数据量从8个bit提高到10个bit。

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图3.3 256-QAM与1024-QAM的比照

（4）BSS-color与CCA门限

基于基本服务集的着色手艺（BSS-color）通过STA识别基本服务集（BSS）的信号，来为差别的AP-STA组合标记差别的颜色。当STA使用基于颜色代码的CCA门限规则时，将自己的发射功率等数据与AP交流，AP通过吸收到的数据反响适合目今网络的最优参数，最洪流平地镌汰网络空间的同频滋扰。团结空间复用手艺，古板网络中牢靠区域中只能一个BSS网络传输的情形将酿成牢靠区域同颜色的BSS网络可以同时传输。

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图3.4 动态调解BSS内部的CCA门限

（5）目的叫醒时间

目的叫醒时间（TWT，TargetWakeupTime）手艺允许装备之间协商叫醒时间，在不举行数据传输的时间进入休眠状态，镌汰不须要的数据传输和信号搜索，从而镌汰功耗。

Wi-Fi6手艺优势与应用远景

1 Wi-Fi6手艺优势

（1）数据传输速率提升

OFDMA手艺允许统一信道发送差别类型的流量，提高了信道使用率，1024-QAM则提高了星座图每个点的可携带数据量，二者从提高数据吞吐量的角度提高了数据传输速率；MU-MIMO手艺提高了可同时毗连STA数目，阻止了古板网络排队传输的情形，有用使用了闲置带宽，从网络整体上提高了数据传输速率。

（2）网络稳固性提升

OFDMA手艺通过指定上链、下链多用户作业，提供了四倍于OFDM的FFT、更窄的子载波间距以及更长的符码时间，改善了多路径衰减情形以及室外的稳固性和性能；BSS-color通过将网络分组，镌汰了同频滋扰，并使用目的叫醒时间手艺，有用阻止了STA之间不须要的竞争，提升了网络性能。

（3）网络清静性提升

Wi-Fi6使用了新的清静协议WPA3，让用户在接入公共网络时，通过个性化数据加密增强用户隐私的清静性，同时将密码算法提升至192位的CNSA品级算法，使得黑客无法窥探用户流量，难以获得私人信息。

（4）功耗降低

Wi-Fi6协议中使用了BSS快速识别手艺、动态CCA门限手艺以及目的叫醒时间手艺，解决了麋集情形下路由器毗连历程中需解码大宗无用信号的问题并实现了路由器动态调解功率，极大地降低了功耗。

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图4.1 Wi-Fi 6优势比照

2 Wi-Fi6应用场景

（1）大宽带视频营业承载

随着人们对视频体验要求的一直提升，种种视频营业的码率也在一直提升，由标清到高清，从4K到8K，直至现在的VR视频。但随之而来的是对传输带宽的要求日益增添，知足超宽带视频传输要求成为视频营业面临的重大挑战。Wi-Fi6手艺支持2.4GHz和5GHz频段共存，其中5GHz频段支持160MHz带宽，速率最高可达9.6Gbit/s。5GHz频段相对滋扰较少，更适合传输视频营业。同时通过BSS着色机制、MIMO手艺、动态CCA等手艺可降低滋扰、降低丢包率，为用户带来更好的视频体验。

（2）网络游戏等低时延营业承载

网络游戏类营业属于强交互类营业，对带宽、时延等有更高的要求。尤其是新兴的VR游戏，其最好的接入方法就是Wi-Fi无线方法。Wi-Fi6的OFDMA信道切片手艺能够为游戏提供专属信道，降低时延，知足游戏类营业特殊是VR游戏营业对低时延传输质量的要求。

（3）智慧家庭智能互联

智能互联是智能家居、智能安防等智慧家庭营业场景的主要组成部分。目今家庭互联手艺保存差别的局限性，Wi-Fi6手艺将给智能家庭互联带来手艺统一的机会。它将高密度、大数目接入、低功耗等特点优化集成在一起，同时又能与用户普遍使用的种种移动终端兼容，提供优异的互操作性。

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