隨著即將到來的重大更新，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認證時才完全定型。WIFI聯(lián)盟也在近日開啟了WIFI 6認證計劃。這將帶來一波更新設備的浪潮，它們兜售新的無線功能，將為下一代網(wǎng)絡帶來更快的速度和更少的擁塞。但你真的了解WIFI 6嗎?

我們平常所說的Wi-Fi 6，也就是802.11ax，同時也也被稱為“高效無線”。這是由Wi-Fi聯(lián)盟設定的新命名標準，前幾代現(xiàn)在被稱為Wi-Fi 5(802.11ac)和Wi-Fi 4(802.11n)。該標簽慣例將出現(xiàn)在下面的設備上。

從技術上講，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)境中的每個用戶提供四倍的吞吐量，以及更高的能效，這將提高設備的電池壽命。

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

升級硬件的家庭用戶可以期待從這些技術中得到一些改進，特別是隨著時間的推移，每家設備數(shù)量的增加。一些估計表明，到2022年，每家將有多達50個節(jié)點。

然而，如前所述，Wi-Fi 6預計將在網(wǎng)絡高度擁擠的地區(qū)產(chǎn)生更直接的影響，并最終有助于為即將到來的智能基礎設施(如物聯(lián)網(wǎng)設備)的節(jié)點數(shù)量打下基礎。隨著物聯(lián)網(wǎng)的推出，設備和網(wǎng)絡部署的數(shù)量不斷增加，覆蓋范圍不斷重疊，Wi-Fi 6也將配備起來，以滿足對更快的多用戶數(shù)據(jù)速率的日益增長的需求。

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想要實現(xiàn)的一些目標

為超高清和虛擬現(xiàn)實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)絡可以同時處理不同的數(shù)據(jù)流

在訪問點的最大范圍內(nèi)改進性能(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offload 無線業(yè)務

2013年發(fā)布的802.11ac(現(xiàn)在也被稱為Wi-Fi 5)在2013年實現(xiàn)了標準化，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，缺乏支持同時連接越來越多設備的多用戶技術水平。

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)上的擴展：

更寬的信道(80MHz或160MHz，而5GHz頻段的最大值為40MHz)

8個空間流而不是4個(空間流圖示)

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

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

當Wi-Fi 6全面啟動時，該規(guī)范將向后兼容先前的標準，包括2.4GHz和5GHz，并最終將該頻譜擴展到包括1GHz和6GHz的頻段。

可能比包括這個附加頻譜更值得注意的是將使用這個帶寬的技術。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，為客戶端和接入點提供更多的通信途徑，同時支持任何給定網(wǎng)絡上的其他設備。

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

然而，我們已經(jīng)了解到，在第一輪802.11ax認證的硬件上可能不支持上行MU-MIMO，目前幾乎沒有任何設備能夠從4個空間流中獲益，更不用說支持Wi-Fi 6的8個了，因為大多數(shù)現(xiàn)有的MU-MIMO配備的智能手機和筆記本電腦只有2x2:2或3x3:3的MIMO無線電。

(說明一下，此數(shù)字格式(AxB:C)用于演示MIMO無線電支持的最大發(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設備必須支持MU-MIMO才能直接受益于該技術，但沒有MU-MIMO芯片的硬件應該間接受益于啟用了MU-MIMO的接入點的額外air time。)

Wi-Fi 6還引入了對上行和下行鏈路“正交頻分多址”(OFDMA)技術的支持，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)，它將通過允許多達30個用戶同時共享一個信道來減少延遲、提高容量和提高效率。

為了幫助您直觀地看到這些技術，我們來舉一個簡單的類比：

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

此外，802.11ax可以更清楚地通知客戶路由器什么時候可用，而不是讓他們爭用訪問權，并通過1024-QAM編碼提高每個有效負載中傳輸?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，但許多技術已實現(xiàn)到更新的規(guī)范中，這將顯著提高未來Wi-Fi網(wǎng)絡的效率和吞吐量，未來的Wi-Fi網(wǎng)絡可能在一個通道上為數(shù)十臺設備提供服務，速度可達每秒幾次。

Wi-Fi 6改變的一些核心技術

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同時連接(上游一個)，而Wi-Fi 6將能夠處理上下行的八個數(shù)據(jù)流，同時支持更多用戶，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接入點還可以處理更多的信號處理，從而減輕端點設備的負擔，在開發(fā)出處理信號的工具之前，MU-MIMO業(yè)務被認為是安全的，因為只有預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。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30個)可以共享同一頻道，而不是等待，同時還可以通過梳理不同的流量類型來提高效率。OFDMA被認作OFDM的多用戶版本來進行比較。

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實驗特性是1024-QAM。這通過在每個數(shù)據(jù)包中塞入更多的數(shù)據(jù)來提高吞吐量。

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%)。

更長的OFDM Symbols ：

增加OFDM Symbol從Wi-Fi 5上的3.2ms傳輸時間到Wi-Fi 6上的12.8ms的持續(xù)時間，并為每個符號支持更長的循環(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符號末尾的一部分添加到負載前端，以提供防止符號間干擾的保護間隔，并提高魯棒性，因為如果需要，可以使用這部分。這個數(shù)字可以根據(jù)開銷需求進行調(diào)整(較長的CP重復更多的數(shù)據(jù)，并在符號中占用更多的空間，從而導致較低的數(shù)據(jù)速率)。

動態(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(最后一個片段除外)，但動態(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)絡資源。

如果多個接入點在同一個信道上運行，它們可以使用一個獨特的“顏色”標識符傳輸數(shù)據(jù)，使它們可以在無線介質(zhì)上同時通信，而無需等待，因為顏色使它們能夠區(qū)分彼此的數(shù)據(jù)。

Beamforming(波束成形)：

存在于Wi-Fi 5上，雖然該標準支持四個天線，而Wi-Fi 6將此增加到八個。波束形成通過將信號定向到特定的客戶端而不是同時指向各個方向來提高數(shù)據(jù)速率和擴展范圍。這有助于MU-MIMO，它不適用于快速移動的設備。波束形成在Wi-Fi 4設備上是可選的，但隨著Wi-Fi 5 Wave 2上的MU-MIMO的實現(xiàn)，波束形成成為必要。

TWT(目標喚醒時間)：

喚醒時間調(diào)度，而不是基于競爭的訪問。路由器可以告訴客戶端何時休眠以及何時喚醒，這對電池的壽命有很大的影響，因為設備會知道什么時候在頻道上監(jiān)聽。

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，從而實現(xiàn)更好的資源管理，而不是像今天的無線網(wǎng)絡那樣，用戶競相上傳數(shù)據(jù)。

基于觸發(fā)器的隨機訪問：

通過指定上行窗口的長度和其他屬性，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NAV(網(wǎng)絡分配矢量)：

當一個無線站正在傳輸時，它會公布完成所需的時間，以便其他站可以設置其NAV，以避免在訪問無線介質(zhì)時發(fā)生沖突。Wi-Fi 6引入了兩種NAV：一個用于站點所屬的網(wǎng)絡，另一個用于相鄰網(wǎng)絡。這還應通過最小化對載波傳感的需求來降低能耗。

改進的戶外操作：

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

將Wi-Fi 6擴展到6GHz

像高通這樣的行業(yè)領導者已經(jīng)確定，未來網(wǎng)絡上的足夠服務質(zhì)量將需要比2.4GHz或5GHz更多的頻譜。2.4GHz頻段長期以來一直被普通電子產(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)管機構(gòu)應預期在5GHz頻段的某個地方，為未授權技術分配約1280MHz的無授權頻譜。

美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)在2017年7月呼吁公眾就3.7GHz至24GHz之間的中頻頻譜擴展發(fā)表意見，對此，包括高通(Qualcomm)在內(nèi)的30多家科技公司提交了一份提案，堅稱5925-7125MHz頻段(“6GHz頻段”)“對于滿足下一代無線寬帶服務的需求至關重要”。

為了滿足即將到來的Wi-Fi需求，兩家公司提出對未經(jīng)許可的技術開放6GHz，并分成四個具有不同技術規(guī)則和干擾保護的子頻段。

鑒于Wi-Fi - 6目前正在開發(fā)中，美國和其他國家正在開放6GHz頻段，IEEE 802.11ax任務組決定在下一代Wi-Fi 6上實現(xiàn)對該頻段的支持。

將6GHz頻段分配為無牌照頻段對企業(yè)頗具吸引力，因為它們可以在不向FCC申請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，F(xiàn)CC有望推動創(chuàng)新和投資。

“通過向無授權無線電本地接入網(wǎng)絡運營商開放整個頻段，委員會將允許我們能夠為消費者帶來更快的服務，更低的延遲和更廣泛的覆蓋范圍，并使國家能夠獲得與無授權技術相關無經(jīng)濟和公共安全利益”，這些公司在提交給FCC的提案中寫道。

Wi-Fi 6或802.11ax只是許多即將推出的無線標準之一，這些標準正在開發(fā)中，以滿足不同類型設備對網(wǎng)絡的各種需求。

標準范圍從802.11aj/ay(每秒可傳輸數(shù)十千兆比特，超過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)許可和無授權的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WLAN標準，802.11ax或Wi-Fi 6正在開發(fā)中，以顯著提高密集人口中心的網(wǎng)絡效率和容量，并適度提高峰值數(shù)據(jù)速率，這將在更多設備上同時得到更好的支持。

或者像高通喜歡說的那樣，“問題不在于Wi-Fi的速度有多快，而是Wi-Fi網(wǎng)絡是否有足夠的容量來滿足對許多不同連接設備和服務日益增長的需求。”