Wi-Fi 6技术,你想了解的都在这里

Wi-Fi 6是下一代 802.11ax 标准的简称。随着Wi-Fi标准的演进,Wi-Fi联盟(WFA)为了便于Wi-Fi用户和设备厂商轻松了解其设备连接或支持的Wi-Fi型号,选择使用数字序号来对Wi-Fi重新命名。另一方面,选择新一代命名方法也是为了更好地突出Wi-Fi技术的重大进步,它提供了大量新功能,包括增加的吞吐量和更快的速度、支持更多的并发连接等。Wi-Fi 6标准引入上行MU-MIMO、OFDMA频分复用、1024-QAM高阶编码等技术,从频谱资源利用、多用户接入等方面解决网络容量和传输效率问题。目标是在密集用户环境中将用户的平均吞吐量相比Wi-Fi 5提高至少4倍,并发用户数提升3倍以上,因此,Wi-Fi 6(802.11ax)也被称为高效无线。下面介绍下Wi-Fi 6几项核心新特性:

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一、Wi-Fi 6核心新特性

OFDMA频分复用技术

长久以来,Wi-Fi一直采用正交频分复用技术(OFDM)作为核心传输方案。而Wi-Fi6在在OFDM的基础上加入多址(即多用户)技术,从而演进成OFDMA。实际上OFDMA将帧结构重新设计,细分成若干资源单元,为多个用户服务。以20MHz信道为例,在OFDM方案(即11n/ac)里每一帧由52个数据子载波组成,但由于这一帧只为一个终端服务。传输的数据包过小时(像聊天记录)。空载的子载波也无法分配给其他终端。而在OFDMA方案(即11ax)里每一帧由234个数据子载波组成,每26个子载波定义为一个RU(Resource Unit,资源单元),每个RU可以为一个终端服务,简单除一下,每一帧就可以被分成9份,最多可以同时为9个用户服务。用卡车来货来解释这个技术最方便直观了。OFDM方案是为每一个客户发一次货车。不管货物多少,来一单发一趟,这样不免就有货车空载的现象。而OFDMA方案会将多个订单合在一起发货,让卡车尽量满载上路,使得运输效率大大提升。

不但如此,Wi-Fi 6下OFDMA和MU-MIMO的效果可以叠加。两者呈现出一种互补关系,OFDMA适用于小数据包的并行传输提高信道利用率和传输效率。而MU-MIMO则适用于大数据包的并行传输,提高单用户的有效带宽,同样能减少时延。不过坏消息是,两种方案都需要Wi-Fi设备的支持。只有同一信道下的所有终端都支持Wi-Fi 6的情况下,并行传输运行状态才是完美的,否则效果会严重打折。


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DL/UL MU-MIMO 技术

MU-MIMO使用信道的空间分集来在相同带宽上发送独立的数据流,与OFDMA 不同, 所有用户都使用全部带宽,从而带来多路复用增益。终端受天线数量受限于尺寸,一般来说只有1个或2个空间流(天线),比 AP的空间流(天线)要少,因此,在AP中引入MU-MIMO技术,同一时刻就可以实现AP与多个终端之间同时传输数据,大大提升了吞吐量。

Ø DL MU-MIMO 技术

MU-MIMO在802.11ac就已经引入,但只支持DL 4x4 MU-MIMO(下行)。在 802.11ax中进一步增加了MU-MIMO数量,可支持DL 8x8 MU-MIMO,借助DL OFDMA 技术(下行),可同时进行MU-MIMO传输和分配不同RU进行多用户多址传输,既增加了系统并发接入量,又均衡了吞吐量。

Ø UL MU-MIMO 技术

UL MU-MIMO(上行)是802.11ax中引入的一个重要特性,UL MU-MIMO的概念和UL SU-MIMO的概念类似,都是通过发射机和接收机多天线技术使用相同的信道资源在多个空间流上同时传输数据,唯一的差别点在于UL MU-MIMO的多个数据流是来自多个用户。802.11ac及之前的802.11标准都是UL SU-MIMO,即只能接受一个用户发来的数据,多用户并发场景效率较低,802.11ax支持UL MU-MIMO后,借助UL OFDMA技术(上行),可同时进行MU-MIMO传输和分配不同RU 进行多用户多址传输,提升多用户并发场景效率,大大降低了应用时延。

支持 2.4GHz 频段

我们都知道2.4GHz频宽窄,且仅有3个20MHz的互不干扰信道(1,6和11),在802.11ac标准中已经被抛弃,但是有一点不可否认的是2.4GHz仍然是一个可用的Wi-Fi频段,在很多场景下依然被广泛使用,因此,802.11ax标准中选择继续支持2.4GHz,目的就是要充分利用这一频段特有的优势。

二、我们需要Wi-Fi 6吗?

Wi-Fi 6设计之初就是为了适用于高密度无线接入和高容量无线业务,比如室外大型公共场所、高密场馆、室内高密无线办公、电子教室等场景。

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在这些场景中,接入Wi-Fi网络的客户端设备将呈现巨大增长,另外,还在不断增加的语音及视频流量也对Wi-Fi网络带来调整,我们都知道4K视频流(带宽要求30Mbps/人)、语音流(时延小于 30ms)、VR 流(带宽要求 50Mbps/人,时延10~20ms)对带宽和时延是十分敏感的,如果网络拥塞或重传导致传输延时,将对用户体验带来较大影响。而现有的Wi-Fi 5(802.11ac)网络虽然也能提供 大带宽能力,但是随着接入密度的不断上升,吞吐量性能遇到瓶颈。而Wi-Fi 6 (802.11ax)网络通过OFDMA、UL MU-MIMO、1024-QAM等技术使这些服务比以前更可靠,不但支持接入更多的客户端,同时还能均衡每用户带宽。比如说电子教室,以前如果是100多位学生的大课授课形式,传输视频或是上下行的交互挑战都比较大,而802.11ax网络将轻松应对该场景。

三、5G与Wi-Fi 6的共存关系


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Wi-Fi6与5G并非要你死我亡,共存互补是最好的状态,毕竟对于用户来说,管你是谁,有用好用实惠才是最重要的。Wi-Fi6和5G都有其优缺点,基于事实现状,5G在很长一段时间里是很难做到统一收费不限量不限速且基站充足网络不拥挤,而Wi-Fi6能有效为运营商网络分流,未来万物互联的大流量时代,在固定费用下Wi-Fi将能承担大流量的消耗能为用户节省不少移动流量费用;走到室外,一个个独立的Wi-Fi难以保持其连接的连续性,此时移动网络是必不可少的。5G网络适用开放性、流动性、密集性的设备连接,Wi-Fi则是适用于家庭网络和私密程度高的企业,所以5G主外、Wi-Fi6主内依旧是完美的结合和互补。因此Wi-Fi6与5G应该是往共同进步,相互补充、相互融合的道路上发展。

Wi-Fi 6和5G正将通过增强和虚拟现实提供增强的移动宽带。未来,Wi-Fi6和5G均可在更多行业领域上发挥自身优势带来更深的价值,例如在智慧家庭、车联网、教育、农业、工业等领域上为他们带来更显著的提升。

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页面更新:2024-05-23

标签:载波   吞吐量   频段   信道   技术   终端   天线   场景   带宽   效率   方案   标准   数据   数码   用户   网络

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