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無(wú)線(xiàn)資訊

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第六代WIFI誕生，802.11ax獲封WiFi 6

作者： 深方科技 時(shí)間：2019-06-27 來(lái)源：qingdaoet.cn
摘要：10月3日，WiFi聯(lián)盟將基于IEEE 802.11ax標(biāo)準(zhǔn)的WiFi正式納入正規(guī)軍，成為第六代WiFi技術(shù)，即WiFi 6。 作為第六代WiFi技術(shù)，WiFi 6究竟有多強(qiáng)？在解讀這個(gè)問(wèn)題之前，...

       10月3日，WiFi聯(lián)盟將基于IEEE 802.11ax標(biāo)準(zhǔn)的WiFi正式納入正規(guī)軍，成為第六代WiFi技術(shù)，即WiFi 6。

       作為第六代WiFi技術(shù)，WiFi 6究竟有多強(qiáng)？在解讀這個(gè)問(wèn)題之前，我們先要有一個(gè)小插曲。WiFi聯(lián)盟在確定第六代WiFI的同時(shí)，為了更易于用戶(hù)理解，還正式公布了采用數(shù)字的新的命名標(biāo)準(zhǔn)。

WiFi新命名標(biāo)準(zhǔn)

       在WiFi聯(lián)盟最新公布的命名系統(tǒng)中，用數(shù)字大小按時(shí)間順序（也是性能的強(qiáng)弱順序）依次取代了原有復(fù)雜的技術(shù)命名方式，用戶(hù)可以通過(guò)數(shù)字大小來(lái)識(shí)別WiFi標(biāo)準(zhǔn)的性能，包括速率、吞吐量、用戶(hù)體驗(yàn)等。例如，就性能而言，WiFi 6 > WiFi 5就顯而易見(jiàn)。

這樣的方式也可用于指定先前的WiFi標(biāo)準(zhǔn)，并可用戶(hù)識(shí)別使用相應(yīng)WiFi標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。例如，802.11n或802.11ac。數(shù)字序列包括：

       ● WiFi 6用于識(shí)別支持802.11ax技術(shù)的設(shè)備

       ● WiFi 5用于識(shí)別支持802.11ac技術(shù)的設(shè)備

       ● WiFi 4用于識(shí)別支持802.11n技術(shù)的設(shè)備

       另外，在識(shí)別WiFi設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接方面，也用到了新的UI圖標(biāo)。圖標(biāo)將通過(guò)顯示W(wǎng)iFi信號(hào)指示符和連接的數(shù)字表示。當(dāng)用戶(hù)在提供不同用戶(hù)體驗(yàn)的WiFi網(wǎng)絡(luò)之間移動(dòng)時(shí)，圖標(biāo)也將會(huì)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。當(dāng)用戶(hù)設(shè)備顯示伴有數(shù)字6的信號(hào)指示符圖標(biāo)時(shí)，表示該設(shè)備正在使用WiFi 6。

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WiFi 6技術(shù)能力的提升

       WiFi 6，也就是802.11ax，曾在2016年11月和2017年9月分別提出了第一版和第二版標(biāo)準(zhǔn)草案，然而均未能獲得802.11ax工作小組75%以上成員投票認(rèn)可，目前的第三版，也就是3.0版本草案仍在商討中，預(yù)計(jì)會(huì)在2019年完成正式標(biāo)準(zhǔn)化。

       雖然正式標(biāo)準(zhǔn)化并未完成，但是并不影響802.11ax的技術(shù)發(fā)展。

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       與前代相比（802.11ac），802.11ax主要目標(biāo)是在密集用戶(hù)環(huán)境中將用戶(hù)的平均吞吐量提高至少4倍。這自然就需要在技術(shù)能力上有足夠的提升，就具體技術(shù)提升，本文主要從MU-MIMO、OFDMA、MCS三方面進(jìn)行分析。

       首先是MU-MIMO技術(shù)。MU-MIMO即多用戶(hù)輸入輸出技術(shù)，也是主要應(yīng)用于802.11ac WAVE2的技術(shù)。相較應(yīng)用在802.11n上的MIMO（多天線(xiàn)傳輸）技術(shù)而言，主要改善了路由器天線(xiàn)閑置的情況，允許路由器分割天線(xiàn)，獨(dú)立地為不同的設(shè)備傳輸。

       2015年推出的802.11ac Wave 2一個(gè)主要特性是應(yīng)用了MU-MIMO技術(shù)，使得其AP節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)向多個(gè)支持MU-MIMO的客戶(hù)端發(fā)送數(shù)據(jù)包，解決了無(wú)線(xiàn)路由器之前一次只能和一個(gè)終端通信的問(wèn)題。802.11ac Wave 2當(dāng)時(shí)支持的最大規(guī)格是4×4 MU-MIMO，可以同時(shí)向4個(gè)終端共享下行的MU-MIMO數(shù)據(jù)包。

       相較而言，802.11ax擁有8×8 MU-MIMO，可以同時(shí)向8個(gè)終端共享上行、下行的MU-MIMO數(shù)據(jù)包。另外，采用802.11ax標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備從AP向終端發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，一個(gè)數(shù)據(jù)包可以面向多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送，而且這幾個(gè)終端節(jié)點(diǎn)也能夠協(xié)調(diào)，同時(shí)向AP端、網(wǎng)絡(luò)上行發(fā)送數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包同時(shí)到達(dá)AP，AP也可以解碼、同時(shí)接收所有的數(shù)據(jù)包，因此效率就有所提高。

       然后是OFDMA技術(shù)。802.11ac及之前WiFi標(biāo)準(zhǔn)采用的都是OFDM（正交頻分復(fù)用）調(diào)制方式，是多載波傳輸方案實(shí)現(xiàn)方式之一。采用該方式的設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)中在同一幀里只有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)包，傳給客戶(hù)端的時(shí)候不管幀的大小，從網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的角度來(lái)看，在信道發(fā)送方面額外的系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)都是一樣的。另外，在OFDM系統(tǒng)中，用戶(hù)占用了整個(gè)信道，隨著用戶(hù)數(shù)量的增多，用戶(hù)之間的數(shù)據(jù)請(qǐng)求會(huì)發(fā)生沖突，從而導(dǎo)致當(dāng)這些用戶(hù)發(fā)送請(qǐng)求數(shù)據(jù)時(shí)，服務(wù)質(zhì)量較差。

       802.11ax采用的是OFDMA（正交頻分多址）調(diào)制方式，該技術(shù)是OFDM技術(shù)的演進(jìn)。OFDMA如今已經(jīng)在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中普遍應(yīng)用，其可以把各種大小的數(shù)據(jù)包從調(diào)制的角度組合在一起，系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)可以通過(guò)共享而降低，并能同時(shí)支持上行和下行，因而效率得到提高。同時(shí)，OFDMA的符號(hào)的長(zhǎng)度也得以增長(zhǎng)，每一個(gè)調(diào)制信號(hào)的符號(hào)長(zhǎng)度變成802.11ac的4倍。調(diào)制的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，在多路徑的情況下，AP端、客戶(hù)端就能有更多的機(jī)會(huì)可以充分利用多路徑，通過(guò)更寬的窗口把不同角度反射過(guò)來(lái)的信號(hào)組合在一起。這就讓實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，特別是遠(yuǎn)距離傳輸?shù)臅r(shí)候，在多路徑比較強(qiáng)的情況下，解碼能力增強(qiáng)，接受的穩(wěn)定性也更大了。

       MCS（調(diào)制與編碼策略）的提升。這里涉及到的是QAM，即正交振幅調(diào)制，正交振幅調(diào)制正交載波調(diào)制技術(shù)與多電平振幅鍵控的結(jié)合。802.11ac最高只支持256-QAM，802.11ax可以支持到1024-QAM。由于調(diào)制碼的密度越大，承載的數(shù)據(jù)量也就越大，802.11ax相較802.11ac在承載數(shù)據(jù)量的能力上提高了2到3倍。如果從數(shù)據(jù)角度來(lái)看，單條空間流80M帶寬的關(guān)聯(lián)速率從433Mbps提升到了600.4Mbps，理論最大關(guān)聯(lián)速率（160M帶寬，8條空間流）從6.9Gbps提升到9.6Gbps左右。

802.11ax支持2.4GHz和5GHz雙頻段，也繼承了WiFi的向下兼容的特性。關(guān)于802.11ac與802.11ax在頻段、信道帶寬、FFT大小、副載波間隔、數(shù)據(jù)傳輸速率等方面的具體性能對(duì)比，見(jiàn)下表：

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WiFi 6的應(yīng)用場(chǎng)景

       據(jù)此前高通產(chǎn)品管理總監(jiān)Jason Tao表示，802.11ax標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)主要在城市密集使用環(huán)境、企業(yè)級(jí)應(yīng)用、運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)分流中將得以凸顯。

       一是城市里面密集度非常高的使用環(huán)境。802.11ax對(duì)辦公、公寓、密集型住宅甚至室外的應(yīng)用都有很大的提高；

       二是企業(yè)級(jí)的應(yīng)用。這也是現(xiàn)在非?？春玫?、最早采納802.11ax標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用場(chǎng)景之一。因?yàn)槠髽I(yè)級(jí)應(yīng)用基本把所有的關(guān)鍵業(yè)務(wù)都搬到了WiFi網(wǎng)絡(luò)，有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接已經(jīng)很少見(jiàn)了。無(wú)論是終端設(shè)備接到云端，還是應(yīng)用于教育領(lǐng)域的電子課室都是在WiFi網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)的。802.11ax使這些服務(wù)比以前的可靠度更高，支持的客戶(hù)端數(shù)量也更大。比如說(shuō)電子教室，以前如果是100多位學(xué)生的大課授課形式，傳輸視頻或是上下行的交互挑戰(zhàn)都比較大，802.11ax會(huì)使應(yīng)用場(chǎng)景的可靠度和使用效果有很好的提升。

       第三，新增應(yīng)用場(chǎng)景是對(duì)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)分流起到了重要的輔助作用。LTE網(wǎng)絡(luò)對(duì)移動(dòng)終端的上網(wǎng)和數(shù)據(jù)流量方面確實(shí)起到了很大的改善作用，但LTE的網(wǎng)絡(luò)對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)不管是帶寬還是網(wǎng)絡(luò)的部署都比較昂貴，所以很多情況下運(yùn)營(yíng)商都愿意把其中一部分業(yè)務(wù)分流到WiFi網(wǎng)絡(luò)上，因?yàn)閃iFi網(wǎng)絡(luò)相對(duì)更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。但之前的WiFi網(wǎng)絡(luò)存在穩(wěn)定性或者帶寬上的挑戰(zhàn)，隨著802.11ax技術(shù)的演進(jìn)，從LTE網(wǎng)絡(luò)分流過(guò)來(lái)的應(yīng)用場(chǎng)景的用戶(hù)體驗(yàn)會(huì)比以前更好。


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