Wi-Fi 6真的很“6”（概述篇）——不但是更高的传输速率

【Wi-Fi 6】Wi-Fi 6相比起Wi-Fi 4/5来说不但是速率更快了，同时也针对差别场景和相关手艺做了许多升级和优化，通过这篇概述，希望各人能更多的相识到Wi-Fi 6是怎样“6”的。

宣布时间：2019-03-05
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我想谈论

2018年10月4日，Wi-Fi同盟正式宣布将下一代Wi-Fi手艺802.11ax更名为Wi-Fi 6，并将前两代手艺802.11n和802.11ac划分更名为Wi-Fi 4和Wi-Fi 5。（本文后续都将以新名字来称呼802.11n/ac/ax）

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▲表1：新Wi-Fi Logos

Wi-Fi 6相比起Wi-Fi 4/5来说不但是速率更快了，同时也针对差别场景和相关手艺做了许多升级和优化，通过这篇概述，我希望各人能更多的相识到Wi-Fi 6是怎样“6”的。

Wi-Fi速率真的就是一切吗？

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▲图1：802.11标准的演进

从Wi-Fi 4协议（2009年）最先，WLAN（Wireless Local Area Networks，无线局域网络）就进入了高速时代。在VHT40（Very High Throughput，超高吞吐量）的频宽设置下，1条空间流可以抵达150Mbps、最大4条空间流可以抵达600Mbps的物理毗连速率，相关于早期802.11a/g的54Mbps来说有了大幅度的提升。

2013年宣布的Wi-Fi 5（Wave1）毗连速率进一步提升，将频宽由原先的VHT40提升到了VHT80（Wave1）甚至VHT160/VHT80+80（Wave2），调制方法也由Wi-Fi 4的64QAM提高到256QAM，因此响应的物理毗连速率也提升到了1条空间流867Mbps，以及理论上最大8条空间流的6.9Gbps，可以说在物理毗连速率层面抵达了Gbps级别。

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▲表2：Wi-Fi 4/5/6生长历程

从Wi-Fi的生长历程上不难发明，已往Wi-Fi的生长主要集中在提升数据毗连速率，通过使用更高阶调制方法及增添可用频宽，实现更高的峰值数据传输速率。但在现实设计和安排中，若是只是纯粹的靠提升速率是不可确保用户体验提升的。

在现真相形中，差别的用户需求差别，有的需要低延迟、低颤抖，对带宽要求不高；有的则需要高带宽，可是对延迟和颤抖不敏感。以是当设计一个无线网络时，关注的重点不应该只是速率，而是要更关注用户的现实需求和使用场景，做到让Wi-Fi网络能自动顺应用户的场景和需求，真正为每位无线用户提供好的体验。

Wi-Fi 6纷歧样

与前几代Wi-Fi手艺相比，Wi-Fi 6纷歧样。Wi-Fi 6在物理帧、调制、编码、多用户并发等多方面举行了手艺刷新和优化。Wi-Fi 6的关注点不但是单装备的峰值速率，Wi-Fi 6更关注的是应用、用户体验和整个无线情形的优化。

Wi-Fi 6协议的设计目的和关注点，更贴合于现阶段多Wi-Fi终端、多应用普及的场景。现阶段种种终端和应用繁多，如视频类应用、即时通讯类应用等，因此无线场景中多并发、短报文的情形越来越多，早期的Wi-Fi协议应对这种情景并无手艺优势，而Wi-Fi 6针对这些场景做了大宗的刷新和优化，能大幅度的提升各人的无线体验。

Wi-Fi 6引入的主要新手艺概述

Wi-Fi 6作为致力提升无线使用效率和用户真实体验的标准，界说了许多和以往协议截然差别的手艺规格。例如更高的调制阶数（1024-QAM）、更窄的子载波距离、上下行OFDMA手艺、上下行MU-MIMO手艺（其中下行MU-MIMO在Wi-Fi 5时引入）、空间复用手艺等。

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▲表3：Wi-Fi 4/5/6手艺比照表

从表3里可以看到，Wi-Fi 6的手艺刷新是方方面面的，这些手艺点的刷新又可以归纳为几个方面，主要是带宽提升、高密度接入和更好的抗滋扰能力；其中高密度接入和抗滋扰能力的提升恰恰又是最能提升无线使用体验的。

带宽提升

• 1024-QAM

1024-QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制），这是一种调制方法，所谓调制就是将电信号转换为无线电波的历程，反之则称为解调，调制方法越高阶，转换历程中数据密度就越高。

QAM编码是接纳二维（点阵）调制方法，现实应用中QAM数值是2的N次方。好比说64-QAM，64是2的6次方，一次就可以传输6个bit的数据；Wi-Fi 5支持的最高调制是256-QAM，因此Wi-Fi 5一次可以携带8个bit的数据信息，Wi-Fi 6支持的最高调制是1024-QAM，Wi-Fi 6一次可以携带10bit，通过使用1024-QAM，让Wi-Fi 6的物理层协商速率提升了25%。

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▲图2：256-QAM与1024-QAM比照

• 更窄的子载波距离

Wi-Fi 6对子载波距离举行了重新设计，将子载波距离从Wi-Fi 5的312.5kHz，酿成78.125kHz，即相同信道带宽带(MHz)的情形下，Wi-Fi 6的子载波数目是Wi-Fi5的4倍。

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▲图3：Wi-Fi 6与Wi-Fi 5的子载波距离比照

通过引入更窄的子载波距离，让Wi-Fi 6的有用子载波数增添了4.7%，因此效率获得了4.7%的提升，即物理层的协商速率提升了4.7%。

由于更窄子载波距离的引入，也让单帧容量增至原来的四倍（即256个子载波/20MHz），单帧发送时长自然也是Wi-Fi 4/5（3.2微秒）的四倍（12.8微秒），但帧距离仅为原来的两倍（0.8微秒），即每一帧的传输周期是13.6微秒。综合起来，帧距离时间开销从Wi-Fi 4/5的11.11%【0.4/(3.2+0.4)=11.11%】降低到了5.88%【0.8/(12.8+0.8)=5.88%】，因此Wi-Fi 6的整体效率再提升5.88%，即物理层协商速率提升了5.88%。

通过更高阶的调制手艺和更窄的子载波距离，让Wi-Fi 6的理论关联速率（160MHz频宽，8条空间流）从Wi-Fi 5的6.9Gbps提升到9.6Gbps。

高密度接入

• MU-MIMO（多用户多进多出）

MU-MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output，多用户的多进多出)就如他的名字一样，它让AP可以同时与多台终端并发通讯。

Wi-Fi 6在Wi-Fi 5下行MU-MIMO的基础上新增上行MU-MIMO，同时也把Wi-Fi 5最大支持4×4的下行MU-MIMO提升到最大支持8×8的上下行MU-MIMO，与Wi-Fi 5相比，下行链路容量增添了2倍，上行链路容量增添了8倍，从而大幅提高无线接入总容量。

• OFDMA（正交频分多址）

OFDMA手艺是在频域上将无线信道划分为多个子信道（子载波），形成一个个射频资源单位，用户传输数据时，数据将承载在每个资源单位上，而不是像Wi-Fi 4/5（使用OFDM手艺）时那样占用整个信道。

OFDMA划分的射频资源单位就像把货车的载货箱划分了许多小格子，这样货车在拉货时就可以举行无邪组合，岂论是拉大货物照旧小货物，都可以装满整个货箱再出发，充分使用每台货车的资源。

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▲图4：OFDM与OFDMA手艺比照举例

通过OFDMA手艺可实现在每个时间段内多个终端同时并行传输，不必依次排队期待、相互竞争，提升了效率，提高了无线接入的密度。

抗滋扰能力——Spatial Reuse（空间复用）

Spatial Reuse（空间复用），也被称作“BSS着色”（BSS coloring），通过此手艺可以实现更多同步传输，即AP可以识别两个相距不远但并不相邻的AP和终端装备，能够在统一时间内实现无线并发传输而不会相互影响。简而言之，即对允许接入终端在什么时间传输数据做出更智能的决议，从而提升传输效率；同时通过空间复用手艺还可以更快地识别并扬弃吸收到的滋扰报文，从而大幅度提升在重滋扰场景下的性能。

97国际网络Wi-Fi 6希望分享

以前面的手艺概述可以看到，Wi-Fi 6手艺的升级是全方位的，但许多手艺的收益和获取，并不可纯粹依赖标准制订的一些接口和响应的芯片去完全实现。要理想地使用Wi-Fi 6的手艺，让Wi-Fi 6实着实在地施展出其预期优势，还需要配合成熟的软件平台和有用的无线优化算法，只有这两方面的配合才华施展出Wi-Fi 6的真正性能。

关于Wi-Fi 6的手艺探索和产品化，97国际网络一直走在业界前线。在手艺标准的草案阶段就最先投入预研，并把Wi-Fi 6相关手艺提前移植到上一代的Wi-Fi 4/5协议中，提出Pre-ax算法，从而有用提高了无线网络的通讯质量�？煽闯�97国际网络在Wi-Fi手艺上的研发能力和相关算法上的沉淀。

同时，97国际网络也是业界首批推出Wi-Fi 6商用产品的厂商，97国际网络Wi-Fi 6产品已经在2018年8月量产，到现在已经把全系无线产品升级到Wi-Fi 6；从推生产品到现在半年左右的时间，Wi-Fi 6产品已经在十几个客户成熟规模商用，同时为配合Wi-Fi 6产品，97国际网络也推出全新的2.5G POE交流机RG-S2930-12GT12MG4XS-UP-H，此POE交流机知足Wi-Fi 6 AP对更大流量的带宽需求，让Wi-Fi 6酣畅淋漓的“6”起来。

写在最后

Wi-Fi的真正瓶颈着实不但在AP上，终端能力的匹配也是相关的。随着Wi-Fi 6标准的定档，各大终端芯片厂商也早早推出了响应的Wi-Fi 6终端芯片，在刚刚竣事的MWC2019(天下移动通讯大会)上，已有某手机厂商宣布了支持Wi-Fi 6的旗舰手机，后续支持Wi-Fi 6的终端也会越来越多，终端生态的匹配也会越发完整。

但我们在履历了前几代无线产品关于高速率的宣传，难免会意存疑虑，Wi-Fi 6的这些新手艺事实是噱头，照旧实着实在带来使用体验的提升？

在下一期Wi-Fi 6手艺篇分享中，我将对Wi-Fi 6手艺原理举行详细先容，让各人看清Wi-Fi 6详细是怎样实现速率提升、高密度接入以及抗滋扰能力增强的。从手艺原理入手，看看Wi-Fi 6究竟是营销噱头照旧真的很“6”。

本期作者：李健明

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