隨著即將到來(lái)的重大更新，Wi-Fi將變得更好更快。雖然很多路由器已經(jīng)配備了使用規(guī)范草案的芯片，但802.11ax Wi-Fi直到2019年9月正式獲得Wi-Fi 6認(rèn)證時(shí)才完全定型。WIFI聯(lián)盟也在近日開(kāi)啟了WIFI 6認(rèn)證計(jì)劃。這將帶來(lái)一波更新設(shè)備的浪潮，它們兜售新的無(wú)線功能，將為下一代網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)更快的速度和更少的擁塞。但你真的了解WIFI 6嗎?

我們平常所說(shuō)的Wi-Fi 6，也就是802.11ax，同時(shí)也也被稱為“高效無(wú)線”。這是由Wi-Fi聯(lián)盟設(shè)定的新命名標(biāo)準(zhǔn)，前幾代現(xiàn)在被稱為Wi-Fi 5(802.11ac)和Wi-Fi 4(802.11n)。該標(biāo)簽慣例將出現(xiàn)在下面的設(shè)備上。

從技術(shù)上講，Wi-Fi 6的單用戶數(shù)據(jù)速率比802.11ac快37%，但更重要的是，更新后的規(guī)范將為擁擠環(huán)境中的每個(gè)用戶提供四倍的吞吐量，以及更高的能效，這將提高設(shè)備的電池壽命。

為了實(shí)現(xiàn)這些改進(jìn)，802.11ax實(shí)現(xiàn)了多種變化，包括從蜂窩行業(yè)借鑒的幾種多用戶技術(shù)，即MU-MIMO和OFDMA，這些技術(shù)通過(guò)支持更多的同時(shí)連接和更徹底地使用頻譜，極大地提高了容量和性能。

升級(jí)硬件的家庭用戶可以期待從這些技術(shù)中得到一些改進(jìn)，特別是隨著時(shí)間的推移，每家設(shè)備數(shù)量的增加。一些估計(jì)表明，到2022年，每家將有多達(dá)50個(gè)節(jié)點(diǎn)。

然而，如前所述，Wi-Fi 6預(yù)計(jì)將在網(wǎng)絡(luò)高度擁擠的地區(qū)產(chǎn)生更直接的影響，并最終有助于為即將到來(lái)的智能基礎(chǔ)設(shè)施(如物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量打下基礎(chǔ)。隨著物聯(lián)網(wǎng)的推出，設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)部署的數(shù)量不斷增加，覆蓋范圍不斷重疊，Wi-Fi 6也將配備起來(lái)，以滿足對(duì)更快的多用戶數(shù)據(jù)速率的日益增長(zhǎng)的需求。

總體而言，Wi-Fi 6基于802.11ac構(gòu)建，具有50多種更新功能，但并非所有功能都必須包含在最終規(guī)范中。

Wi-Fi 6想要實(shí)現(xiàn)的一些目標(biāo)

為超高清和虛擬現(xiàn)實(shí)流媒體提供更高的每用戶總帶寬

支持更多的數(shù)據(jù)流同時(shí)增加吞吐量

更多的總頻譜(2.4GHz和5GHz，最終頻段為1GHz和6GHz)

所述頻譜分成更多信道以實(shí)現(xiàn)更多的通信路由

數(shù)據(jù)包包含更多的數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)可以同時(shí)處理不同的數(shù)據(jù)流

在訪問(wèn)點(diǎn)的最大范圍內(nèi)改進(jìn)性能(最多4倍)

在室外和多路徑(雜亂)環(huán)境中提供更好的性能/穩(wěn)健性

能夠從接收較差的蜂窩網(wǎng)絡(luò)offload 無(wú)線業(yè)務(wù)

2013年發(fā)布的802.11ac(現(xiàn)在也被稱為Wi-Fi 5)在2013年實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，雖然該規(guī)范在很大程度上適用于今天的普通家庭使用，但它只使用5GHz頻段，缺乏支持同時(shí)連接越來(lái)越多設(shè)備的多用戶技術(shù)水平。

作為Wi-Fi 6中即將發(fā)生的變化的參考，以下是802.11ac(Wi-Fi 5)在802.11n(Wi-Fi 4)上的擴(kuò)展：

更寬的信道(80MHz或160MHz，而5GHz頻段的最大值為40MHz)

8個(gè)空間流而不是4個(gè)(空間流圖示)

256-QAM與64-QAM調(diào)制(每個(gè)QAM symbol傳輸更多的比特)

802.11ac Wave 2上的多用戶MIMO (MU-MIMO)，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)四個(gè)下行連接，而不是單用戶MIMO上只有一個(gè)(上行仍然是1x1)

當(dāng)Wi-Fi 6全面啟動(dòng)時(shí)，該規(guī)范將向后兼容先前的標(biāo)準(zhǔn)，包括2.4GHz和5GHz，并最終將該頻譜擴(kuò)展到包括1GHz和6GHz的頻段。

可能比包括這個(gè)附加頻譜更值得注意的是將使用這個(gè)帶寬的技術(shù)。隨著可用頻譜的增加，Wi-Fi 6可以將帶寬分成更窄(更多)的子信道，為客戶端和接入點(diǎn)提供更多的通信途徑，同時(shí)支持任何給定網(wǎng)絡(luò)上的其他設(shè)備。

盡管Wi-Fi 5可以通過(guò)MU- MIMO同時(shí)為下游的四個(gè)用戶提供服務(wù)(這比Wi-Fi 4上的單用戶MIMO有很大的改進(jìn))，但今天的AC無(wú)線(Wi-Fi 5)仍然只能在上游一次處理一個(gè)用戶。從理論上講，802.11ax將在上行和下行兩個(gè)方向上增加到8個(gè)用戶，并有可能同時(shí)向一個(gè)客戶端提供4個(gè)流。

然而，我們已經(jīng)了解到，在第一輪802.11ax認(rèn)證的硬件上可能不支持上行MU-MIMO，目前幾乎沒(méi)有任何設(shè)備能夠從4個(gè)空間流中獲益，更不用說(shuō)支持Wi-Fi 6的8個(gè)了，因?yàn)榇蠖鄶?shù)現(xiàn)有的MU-MIMO配備的智能手機(jī)和筆記本電腦只有2x2:2或3x3:3的MIMO無(wú)線電。

(說(shuō)明一下，此數(shù)字格式(AxB:C)用于演示MIMO無(wú)線電支持的最大發(fā)射天線數(shù)量(A)、最大接收天線數(shù)量(B)和最大空間數(shù)據(jù)流數(shù)量(C)。雖然Wi-Fi設(shè)備必須支持MU-MIMO才能直接受益于該技術(shù)，但沒(méi)有MU-MIMO芯片的硬件應(yīng)該間接受益于啟用了MU-MIMO的接入點(diǎn)的額外air time。)

Wi-Fi 6還引入了對(duì)上行和下行鏈路“正交頻分多址”(OFDMA)技術(shù)的支持，OFDMA是一種調(diào)制方案，等同于多用戶版本的OFDM(802.11ac / n規(guī)范)，它將通過(guò)允許多達(dá)30個(gè)用戶同時(shí)共享一個(gè)信道來(lái)減少延遲、提高容量和提高效率。

為了幫助您直觀地看到這些技術(shù)，我們來(lái)舉一個(gè)簡(jiǎn)單的類比：

MU- MIMO和OFDMA的結(jié)合可以等同于擁有多個(gè)職員和多條線路，而不是一個(gè)職員單獨(dú)為一行客戶提供服務(wù)，每個(gè)職員能夠同時(shí)為多個(gè)客戶提供服務(wù)。

此外，802.11ax可以更清楚地通知客戶路由器什么時(shí)候可用，而不是讓他們爭(zhēng)用訪問(wèn)權(quán)，并通過(guò)1024-QAM編碼提高每個(gè)有效負(fù)載中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，而不是Wi-Fi 5上的256-QAM調(diào)制和Wi-Fi 4上的64-QAM調(diào)制。

盡管Wi-Fi 6的總體數(shù)據(jù)速率和信道寬度與Wi-Fi 5相似，但許多技術(shù)已實(shí)現(xiàn)到更新的規(guī)范中，這將顯著提高未來(lái)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的效率和吞吐量，未來(lái)的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)可能在一個(gè)通道上為數(shù)十臺(tái)設(shè)備提供服務(wù)，速度可達(dá)每秒幾次。

Wi-Fi 6改變的一些核心技術(shù)

MU- MIMO(多用戶多輸入多輸出)：

Wi-Fi 5 Wave 2引入了多用戶MIMO，但僅支持下游的四個(gè)同時(shí)連接(上游一個(gè))，而Wi-Fi 6將能夠處理上下行的八個(gè)數(shù)據(jù)流，同時(shí)支持更多用戶，并提供比Wi-Fi 5理論上最大吞吐量的4倍。

與SU-MIMO APs相比，MU-MIMO接入點(diǎn)還可以處理更多的信號(hào)處理，從而減輕端點(diǎn)設(shè)備的負(fù)擔(dān)，在開(kāi)發(fā)出處理信號(hào)的工具之前，MU-MIMO業(yè)務(wù)被認(rèn)為是安全的，因?yàn)橹挥蓄A(yù)期的接收方可以讀取數(shù)據(jù)。

OFDMA(正交頻分多址)：

不是Wi-Fi 5的一部分，它有常規(guī)的OFDM。借用4G LTE網(wǎng)絡(luò)。允許在給定帶寬內(nèi)分配資源單元。與Wi-Fi 6連接，使更多的客戶(多達(dá)30個(gè))可以共享同一頻道，而不是等待，同時(shí)還可以通過(guò)梳理不同的流量類型來(lái)提高效率。OFDMA被認(rèn)作OFDM的多用戶版本來(lái)進(jìn)行比較。

1024-QAM(正交調(diào)幅)：

比Wi-Fi 5上的256-QAM有所增加，盡管這一代路由器的一個(gè)實(shí)驗(yàn)特性是1024-QAM。這通過(guò)在每個(gè)數(shù)據(jù)包中塞入更多的數(shù)據(jù)來(lái)提高吞吐量。

1024-QAM每OFDM symbol 使用10 bits，而256 QAM使用8 bits，25%的容量提升導(dǎo)致使用80MHz信道的理論單流數(shù)據(jù)速率為600Mb/s(比Wi-Fi 5的理論上433Mb/s單流數(shù)據(jù)速率高39%)。

更長(zhǎng)的OFDM Symbols ：

增加OFDM Symbol從Wi-Fi 5上的3.2ms傳輸時(shí)間到Wi-Fi 6上的12.8ms的持續(xù)時(shí)間，并為每個(gè)符號(hào)支持更長(zhǎng)的循環(huán)前綴。(Longer OFDM Symbols - Increases the duration that an OFDM symbol is transmitted from 3.2ms on Wi-Fi 5 to 12.8ms on Wi-Fi 6 and supports a longer cyclic prefix for each symbol.)

循環(huán)前綴(CP)將OFDM符號(hào)末尾的一部分添加到負(fù)載前端，以提供防止符號(hào)間干擾的保護(hù)間隔，并提高魯棒性，因?yàn)槿绻枰梢允褂眠@部分。這個(gè)數(shù)字可以根據(jù)開(kāi)銷(xiāo)需求進(jìn)行調(diào)整(較長(zhǎng)的CP重復(fù)更多的數(shù)據(jù)，并在符號(hào)中占用更多的空間，從而導(dǎo)致較低的數(shù)據(jù)速率)。

動(dòng)態(tài)分配 (Dynamic fragmentation )：

雖然Wi-Fi 5具有靜態(tài)分配(static fragmentation)，它要求數(shù)據(jù)包的所有片段具有相同的大小(最后一個(gè)片段除外)，但動(dòng)態(tài)分配允許這些片段具有不同的大小，以便更好地利用網(wǎng)絡(luò)資源。

如果多個(gè)接入點(diǎn)在同一個(gè)信道上運(yùn)行，它們可以使用一個(gè)獨(dú)特的“顏色”標(biāo)識(shí)符傳輸數(shù)據(jù)，使它們可以在無(wú)線介質(zhì)上同時(shí)通信，而無(wú)需等待，因?yàn)轭伾顾鼈兡軌騾^(qū)分彼此的數(shù)據(jù)。

Beamforming(波束成形)：

存在于Wi-Fi 5上，雖然該標(biāo)準(zhǔn)支持四個(gè)天線，而Wi-Fi 6將此增加到八個(gè)。波束形成通過(guò)將信號(hào)定向到特定的客戶端而不是同時(shí)指向各個(gè)方向來(lái)提高數(shù)據(jù)速率和擴(kuò)展范圍。這有助于MU-MIMO，它不適用于快速移動(dòng)的設(shè)備。波束形成在Wi-Fi 4設(shè)備上是可選的，但隨著Wi-Fi 5 Wave 2上的MU-MIMO的實(shí)現(xiàn)，波束形成成為必要。

TWT(目標(biāo)喚醒時(shí)間)：

喚醒時(shí)間調(diào)度，而不是基于競(jìng)爭(zhēng)的訪問(wèn)。路由器可以告訴客戶端何時(shí)休眠以及何時(shí)喚醒，這對(duì)電池的壽命有很大的影響，因?yàn)樵O(shè)備會(huì)知道什么時(shí)候在頻道上監(jiān)聽(tīng)。

上行資源調(diào)度程序：

類似地，Wi-Fi 6調(diào)度上行資源以最小化沖突，從而實(shí)現(xiàn)更好的資源管理，而不是像今天的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)那樣，用戶競(jìng)相上傳數(shù)據(jù)。

基于觸發(fā)器的隨機(jī)訪問(wèn)：

通過(guò)指定上行窗口的長(zhǎng)度和其他屬性，還可以減少數(shù)據(jù)沖突/沖突，從而提高資源分配和效率。

兩個(gè)NAV(網(wǎng)絡(luò)分配矢量)：

當(dāng)一個(gè)無(wú)線站正在傳輸時(shí)，它會(huì)公布完成所需的時(shí)間，以便其他站可以設(shè)置其N(xiāo)AV，以避免在訪問(wèn)無(wú)線介質(zhì)時(shí)發(fā)生沖突。Wi-Fi 6引入了兩種NAV：一個(gè)用于站點(diǎn)所屬的網(wǎng)絡(luò)，另一個(gè)用于相鄰網(wǎng)絡(luò)。這還應(yīng)通過(guò)最小化對(duì)載波傳感的需求來(lái)降低能耗。

改進(jìn)的戶外操作：

其中一些功能將帶來(lái)更好的戶外性能，包括新的數(shù)據(jù)包格式，更長(zhǎng)的保護(hù)間隔和模式，以改善冗余和錯(cuò)誤恢復(fù)。

將Wi-Fi 6擴(kuò)展到6GHz

像高通這樣的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者已經(jīng)確定，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)上的足夠服務(wù)質(zhì)量將需要比2.4GHz或5GHz更多的頻譜。2.4GHz頻段長(zhǎng)期以來(lái)一直被普通電子產(chǎn)品所飽和使用，而5GHz頻譜不足以用于更寬帶寬信道(例如80MHz或160MHz)，5GHz的部分頻段受到限制使用。

高通已建議，監(jiān)管機(jī)構(gòu)應(yīng)預(yù)期在5GHz頻段的某個(gè)地方，為未授權(quán)技術(shù)分配約1280MHz的無(wú)授權(quán)頻譜。

美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)在2017年7月呼吁公眾就3.7GHz至24GHz之間的中頻頻譜擴(kuò)展發(fā)表意見(jiàn)，對(duì)此，包括高通(Qualcomm)在內(nèi)的30多家科技公司提交了一份提案，堅(jiān)稱5925-7125MHz頻段(“6GHz頻段”)“對(duì)于滿足下一代無(wú)線寬帶服務(wù)的需求至關(guān)重要”。

為了滿足即將到來(lái)的Wi-Fi需求，兩家公司提出對(duì)未經(jīng)許可的技術(shù)開(kāi)放6GHz，并分成四個(gè)具有不同技術(shù)規(guī)則和干擾保護(hù)的子頻段。

鑒于Wi-Fi - 6目前正在開(kāi)發(fā)中，美國(guó)和其他國(guó)家正在開(kāi)放6GHz頻段，IEEE 802.11ax任務(wù)組決定在下一代Wi-Fi 6上實(shí)現(xiàn)對(duì)該頻段的支持。

將6GHz頻段分配為無(wú)牌照頻段對(duì)企業(yè)頗具吸引力，因?yàn)樗鼈兛梢栽诓幌騀CC申請(qǐng)接入的情況下使用這一頻段。隨著所謂的第四次工業(yè)革命的展開(kāi)，F(xiàn)CC有望推動(dòng)創(chuàng)新和投資。

“通過(guò)向無(wú)授權(quán)無(wú)線電本地接入網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商開(kāi)放整個(gè)頻段，委員會(huì)將允許我們能夠?yàn)橄M(fèi)者帶來(lái)更快的服務(wù)，更低的延遲和更廣泛的覆蓋范圍，并使國(guó)家能夠獲得與無(wú)授權(quán)技術(shù)相關(guān)無(wú)經(jīng)濟(jì)和公共安全利益”，這些公司在提交給FCC的提案中寫(xiě)道。

Wi-Fi 6或802.11ax只是許多即將推出的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)之一，這些標(biāo)準(zhǔn)正在開(kāi)發(fā)中，以滿足不同類型設(shè)備對(duì)網(wǎng)絡(luò)的各種需求。

標(biāo)準(zhǔn)范圍從802.11aj/ay(每秒可傳輸數(shù)十千兆比特，超過(guò)60 GHz毫米波頻率)到802.11ah(為物聯(lián)網(wǎng)傳感器提供更低帶寬/更好范圍)等低于1GHz的規(guī)范，所有這些(或更多)都將是經(jīng)許可和無(wú)授權(quán)的5G頻譜的一部分。

總結(jié)：俯瞰Wi-Fi 6

為了取代802.11n和802.11ac成為下一個(gè)WLAN標(biāo)準(zhǔn)，802.11ax或Wi-Fi 6正在開(kāi)發(fā)中，以顯著提高密集人口中心的網(wǎng)絡(luò)效率和容量，并適度提高峰值數(shù)據(jù)速率，這將在更多設(shè)備上同時(shí)得到更好的支持。

或者像高通喜歡說(shuō)的那樣，“問(wèn)題不在于Wi-Fi的速度有多快，而是Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)是否有足夠的容量來(lái)滿足對(duì)許多不同連接設(shè)備和服務(wù)日益增長(zhǎng)的需求?！?/p>