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(rèn)證時才完全定型。WIFI 聯(lián)盟也在近日開啟了 WIFI 6 認(rèn)證計(jì)劃。這將帶來一波更新設(shè)備的浪潮，它們兜售新的無線功能，將為下一代網(wǎng)絡(luò)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(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(shù)中得到一些改進(jìn)，特別是隨著時間的推移，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，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(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)可以同時處理不同的數(shù)據(jù)流
在訪問點(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，缺乏支持同時連接越來越多設(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(shí)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(dāng) Wi-Fi 6 全面啟動時，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。
可能比包括這個附加頻譜更值得注意的是將使用這個帶寬的技術(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 MU- MIMO 同時為下游的四個用戶提供服務(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(rèn)證的硬件上可能不支持上行 MU-MIMO，目前幾乎沒有任何設(shè)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?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(shè)備必須支持 MU-MIMO 才能直接受益于該技術(shù)，但沒有 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），它將通過允許多達(dá)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(shù)，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(dú)為一行客戶提供服務(wù)，每個職員能夠同時為多個客戶提供服務(wù)。
此外，802.11ax 可以更清楚地通知客戶路由器什么時候可用，而不是讓他們爭用訪問權(quán)，并通過 1024-QAM 編碼提高每個有效負(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 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)的效率和吞吐量，未來的 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)可能在一個通道上為數(shù)十臺設(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同時連接（上游一個），而 Wi-Fi 6 將能夠處理上下行的8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(diǎn)還可以處理更多的信號處理，從而減輕端點(diǎn)設(shè)備的負(fù)擔(dān)，在開發(fā)出處理信號的工具之前，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）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(rèn)作 OFDM 的多用戶版本來進(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實(shí)驗(yàn)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(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(fù)載前端，以提供防止符號間干擾的保護(hù)間隔，并提高魯棒性，因?yàn)槿绻枰?，可以使用這部分。這個數(shù)字可以根據(jù)開銷需求進(jìn)行調(diào)整（較長的 CP 重復(fù)更多的數(shù)據(jù)，并在符號中占用更多的空間，從而導(dǎo)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?。ㄗ詈笠粋€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(luò)資源。
如果多個接入點(diǎn)在同一個信道上運(yùn)行，它們可以使用一個獨(dú)特的“顏色”標(biāo)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?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)支持四個天線，而 Wi-Fi 6 將此增加到8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(kuò)展范圍。這有助于 MU-MIMO，它不適用于快速移動的設(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?yàn)樵O(shè)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(shí)現(xiàn)更好的資源管理，而不是像今天的無線網(wǎng)絡(luò)那樣，用戶競相上傳數(shù)據(jù)。
基于觸發(fā)器的隨機(jī)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(luò)分配矢量）：
當(dāng)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(shè)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(diǎn)所屬的網(wǎng)絡(luò)，另一個用于相鄰網(wǎng)絡(luò)。這還應(yīng)通過最小化對載波傳感的需求來降低能耗。
改進(jìn)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(hù)間隔和模式，以改善冗余和錯誤恢復(fù)。
將Wi-Fi 6擴(kuò)展到6GHz
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(kuò)展發(fā)表意見，對此，30多家科技公司提交了一份提案，堅(jiān)稱 5925-7125MHz 頻段（“6GHz頻段”)“對于滿足下一代無線寬帶服務(wù)的需求至關(guān)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(shù)開放 6GHz，并分成四個具有不同技術(shù)規(guī)則和干擾保護(hù)的子頻段。
鑒于 Wi-Fi 6 目前正在開發(fā)中，美國和其他國家正在開放 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?yàn)樗鼈兛梢栽诓幌?/span> 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，FCC 有望推動創(chuàng)新和投資。
“通過向無授權(quán)無線電本地接入網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商開放整個頻段，委員會將允許我們能夠?yàn)橄M(fèi)者帶來更快的服務(wù)，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(quán)技術(shù)相關(guān)無經(jīng)濟(jì)和公共安全利益”，這些公司在提交給 FCC 的提案中寫道。
Wi-Fi 6 或 802.11ax 只是許多即將推出的無線標(biāo)準(zhǔn)之一，這些標(biāo)準(zhǔn)正在開發(fā)中，以滿足不同類型設(shè)備對網(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 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(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 WLAN 標(biāo)準(zhǔn)，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(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)備上同時得到更好的支持。
由于 Wi-Fi 6 將對體育場館或公寓樓等擁擠場所的網(wǎng)絡(luò)性能產(chǎn)生直接影響，因此該標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計(jì)將比以前的 Wi-Fi 迭代更快地采用，并且最終將成為家庭用戶的必需品。100Mb/s 到 1Gb/s 的寬帶連接變得更加可用，并且隨著物聯(lián)網(wǎng)的推出導(dǎo)致“一切”在線。
從更廣泛的角度考慮 Wi-Fi 6，對多用戶支持的提升，特別是上游同時連接的增加，將加速對用戶數(shù)據(jù)的需求，這些數(shù)據(jù)將從物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備收集，用于機(jī)器學(xué)習(xí)、推動人工智能、整體技術(shù)的未來和不斷增長的數(shù)字經(jīng)濟(jì)等目的。
本文在介紹中提到的,路由器已經(jīng)可用基于 802.11 ax 規(guī)范草案,最終批準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)和最終的認(rèn)證,于2019年9月發(fā)行。此外，第一輪的官方設(shè)備可能不支持 Wi-Fi 6 的全部功能，而第二波硬件可能會進(jìn)一步支持更高階的 MU-MIMO 和 6GHz 頻譜等功能。
