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8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?。ㄗ詈笠粋€(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8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NAV，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

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，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?/span> FCC 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)，FCC 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。

由于 Wi-Fi 6 將對(duì)體育場(chǎng)館或公寓樓等擁擠場(chǎng)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(duì)多用戶支持的提升，特別是上游同時(shí)連接的增加，將加速對(duì)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(dòng)人工智能、整體技術(shù)的未來(lái)和不斷增長(zhǎng)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(huì)進(jìn)一步支持更高階的 MU-MIMO 和 6GHz 頻譜等功能。