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Wi-Fi聯盟正式推出Wi-Fi6認證計劃

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Wi-Fi聯盟正式推出Wi-Fi6認證計劃

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發布時間:
2020/01/19

。新標準決定面向消費者的名稱改為Wi-Fi 6,并對以往版本進行重命名。

Wi-Fi 6認證計劃將驗證設備是否支持使Wi-Fi 6比Wi-Fi 5快40%的所有技術升級,這包括正交頻分多址(OFDMA)等功能,允許Wi-Fi 6路由器可在單個通道內同時為多個客戶端提供服務。

 

目前,Wi-Fi 6認證計劃已經獲得行業廠商支持,其中包括華碩,AT&T,Boingo,Broadcom,思科,康卡斯特,英特爾,Netgear,高通,三星,TP-Link和小米等公司。換句話說,預計明年大批量網絡設備將廣泛支持Wi-Fi 6。

 

Wi-Fi 6 有何不同?

 

同各兄長版本相比,Wi-Fi 6 有哪些新技術呢?其實對比近些年的通信標準,NB-IoT也好,LoRa也好,或者是 Wi-Fi 6,這些通信行業的關注重點一直是物聯網方面的應用 。Wi-Fi 6 新接入標準也主要在考慮密集終端、低功耗和大帶寬接入上作文章。

 

下面的表格給出了“四哥”(Wi-Fi 4-802.11n),“五哥”(Wi-Fi 5-802.11ac) 和 “六弟”(Wi-Fi 6-802.11ax) 之間的差別。

Wi-Fi 4、Wi-Fi 5 和 Wi-Fi 6 技術比較表

 

從表中可以看出,Wi-Fi 6 主要采用了以下更高階的調制方式,支持上行的多用戶MIMO技術,高級的省電模式技術和OFDMA多址復用技術。下面重點加以介紹。

 

首先是1024QAM高階調制方式 

 

OFDM 波形通常采用 QAM(正交幅度調制)作為調制方式,Wi-Fi 5 采用的是256階的調制方式,而 Wi-Fi 6 則采用了1024階的 QAM 調制。每個符號傳輸8個比特變成了每個符號可以傳輸10個比特,這是數據吞吐量提高的直接原因,峰值速率從 Wi-Fi 5 的 6.9G 達到 Wi-Fi 6 的 9.6G。

 

同時 Wi-Fi 6 可以支持8x8的 MIMO,當然目前手機并不支持這么高的 MIMO 層數,因為天線放不下。所以目前 Wi-Fi 6 的最高理論速度大約是:

 

2.4Gbps (4x4 [email protected]

4.8Gbps (8x8 [email protected])

4.8Gbps (4x4 [email protected])

9.6Gbps (8x8 [email protected]

 

但是目前的很多路由器只有2根天線,最多4根天線,所以峰值速率只能到 4.8G。

256QAM->1024QAM 調制星座圖的比較

 

基于OFDMA的多用戶方式 

 

在以往的 Wi-Fi 協議中,比如802.11ac對多個無線接入用戶采用空間分隔 (MU-MIMO)或者時間分隔(輪流傳輸/EDCA)的方式支持,而 OFDMA 增加了另外一種多用戶資源分配方式,也就是頻分復用方式。

 

這樣原本 Wi-Fi 5 中的最小資源單元只是時間幀,現在變成了一種類似LTE中的時/頻資源塊,可以支持更加細粒度的無線資源分配,比如把不同的資源塊分配給不同用戶。

 

這樣的優勢是在同一時間間隔內,可以允許發送多個用戶數據,如下圖(坐標橫軸為時間)。這種技術同樣用在 Wimax,第4代通信系統 LTE 以及 5G NR 中。

OFDM和OFDMA比較

 

基于OFDMA的機制,整個帶寬被分成了不同大小的資源塊(RU),每個RU大約占用2MHz的帶寬。不同數量的RU(基于用戶的數傳輸需求) 可以分別分配給不同的用戶,在20M帶寬里,可以同時最多有9個用戶。

 

這樣帶寬得到了最大程度的利用,同時減少了每個用戶通信的時延,平均網絡時延從 30ms 降到了 20ms。每個RU塊可以包含26, 52, 106, 242, 484, 996 或 2x996 個子載波。

 

基于目標喚醒時間(TWT)的多用戶調度機制

 

Wi-Fi 5 包括以前的標準,使用載波感知的方式,STA在傳輸數據之前,需要去檢查目前信道上是否有數據傳輸,如果檢測到有數據傳輸,則需要等待一段時間,然后繼續重復上面的過程,直到信道空閑,才開始發送數據。

 

在有多個用戶共享網絡的情況下,這種機制效率很低,而且增加了系統的干擾。Wi-Fi 6 使用了 TWT技術(Target Wake Time) ,這是一種設備資源調度方式。

 

它允許設備和接入節點之間協商自己在進入休眠之后什么時候被喚醒,而不是從前的隨機接入網絡,支持 Wi-Fi 6 的接入點可以把客戶端設備分組到不同的TWT周期,從而分組定時喚醒,這樣既有助于減少信道征用設備的數量,也為使用電池驅動的設備延長了電池續航的時間。

TWT機制示意圖

 

使用更多的頻段 

 

相對于 Wi-Fi 5 只有5G的頻段外,Wi-Fi 6 使用了2.4G,5G兩個頻段,IEEE還定義了6G頻段,頻率可擴展至7.125GHz。這樣 Wi-Fi 6 就可以工作在3個頻段上。

 

除此之外,相對于 Wi-Fi 5,Wi-Fi 6 增加了FFT長度,降低了子載波間隔,從Wi-Fi 5 的312.5kHz降到了78.125kHz,這大大增加了頻譜的利用率。

 

另一方面,Wi-Fi 6 使用更長的信號長度,從3.2uS增加到12.8uS,加大了信號的時間間隔,改善了網絡性能和抗衰落的能力,這使得 Wi-Fi 6 可以應用在室外的某些地方。

 

除了以上的這些改變,Wi-Fi 6 還使用了空間重用(Spatial Reuse) 和設備染色標識(BSS) 技術。

 

Wi-Fi 應用越來越廣泛,中大范圍的場景覆蓋(比如機場)正在成為棘手的問題。這種中大型場景中,很常見的情況是一個手機同時受到兩個不同無線接入點信號,但是屬于同一個無線局域網絡(同BSS/SSID)。

 

針對這種情況,Wi-Fi 6 提供一種BSS染色機制,如果手機收到的信號來自同頻段的相同無線局域網絡(比如來自兩個中繼器),那么手機會及時識別干擾信號并調高識別門限,及時停止接收來避免干擾。

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