什么是WI-FI6(802.11ax)
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Wi-Fi 6 是下一代 802.11ax 標准的簡稱。隨着 Wi-Fi 標准的演進,WFA 為了便於 Wi-Fi 用戶和設備廠商輕松了解其設備連接或支持的 Wi-Fi 型號,選擇使用數字序號來對 Wi-Fi 重新命名。另一方面,選擇新一代命名方法也是為了更好地突出 Wi-Fi 技術的重大進步,它提供了大量新功能,包括增加的吞吐量和更快的速度、支持更多的並發連接等。現在的WI-FI命名分別對應如下技術標准:
WI-FI 6的速度
計算公式:
整機速率 = 空間流數量 * 1/(Symbol + GI) * 編碼方式 * 碼率* 有效子載波數量
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空間流數量:其實就是AP的天線,天線數越多,整機吞吐量越大。
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Symbol與GI:Symbol就是時域上的傳輸信號,相鄰的兩個Symbol之間需要有一定的空隙(GI),以避免 Symbol 之間的干擾。就像中國的高鐵一樣,每列車相當於一個 Symbol,同一個車站發出的兩列車之間一定要有一個時間間隙,否則兩列車就可能會發生碰撞。
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編碼方式:即調制方式,即1個Symbol里面能夠承載的bit數量。
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碼率:理論上應該是按照編碼方式無損傳輸,但實際上,傳輸的過程中需要加入一些用於糾錯的信息碼,用冗余來換取高可靠度。碼率就是排除糾錯碼之后實際真實傳輸的理論碼占理論值的比例。
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有效子載波數量:類似於頻域上的Symbol,一個子載波承載一個Symbol,不同調制方式及不同頻寬下的子載波數量不同
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根據以上數據,我們可以計算802.11ac跟802.11ax在HT80頻寬下的單條空間流最大速率:
WI-FI6核心技術
WI-FI6除了繼承了WI-FI5的所有MIMO特性之外,還增加了許多針對高密部署場景的特性。以下是WI-FI6的核心新特性:
- OFDMA頻分復用技術
- DL/UL MU-MIMO技術
- 更高階的調制技術(1024-QAM)
- 空分復用技術(SR) & BSS Coloring着色機制
- 擴展覆蓋范圍(ER)
OFDMA頻分復用技術
在802.11ax之前,數據傳輸采用的是OFDM模式,即用戶是通過不同時間片段區分的。在每一個時間片段里,一個用戶獨占所有的子載波,並且發送一個完整的數據包。此工作模式,由於一個用戶獨占所有子載波,導致信道資源的利用率不高。
而在802.11ax,使用的是OFDMA(且802.11ax同時支持上下行多用戶模式,因此也可以稱為MU-OFDMA),此技術可將子載波分配給不同用戶並在OFDM系統中添加多址的方法來實現多用戶復用信道資源。802.11ax 標准也仿效 LTE,將最小的子信道稱為“資源單位(Resource Unit,簡稱 RU)”,每個 RU 當中至少包含 26 個子載波,用戶是根據時頻資源塊 RU 區分出來的。我們首先將整個信道的資源分成一個個小的固定大小的時頻資源塊 RU。在該模式下,用戶的數據是承載在每一個 RU 上的,故從總的時頻資源上來看,每一個時間片上,有可能有多個用戶同時發送。
OFDMA相比於OFDM一般有三點好處:
- 更細的信道資源分配
- 提供更好的QOS
- 更多的用戶並發及更高的用戶帶寬
DL/UL MU-MIMO技術
MU-MIMO 使用信道的空間分集來在相同帶寬上發送獨立的數據流,與OFDMA 不同,所有用戶都使用全部帶寬,從而帶來多路復用增益。在 AP 中引入 MU-MIMO 技術,同一時刻就可以實現 AP 與多個終端之間同時傳輸數據,大大提升了吞吐量。
SU-MIMO與MU-MIMO的區別:
常規的MIMO可以稱為SU-MIMO,即“單用戶多進多出”,其雖然可以通過多鏈路同時傳輸的方式,提升路由器與客戶端設備之間的網絡通訊速率,但在同一時間 和同一個頻段內,路由器只能夠與一個客戶端設備通信。因此即便客戶端設備不能完全占用路由器的無線帶寬,那路由器也無法將剩余帶寬分配給其它設備使用。
MU-MIMO技術則是在常規MIMO的基礎上,添加了多用戶同時通信機制,因此MU-MIMO可以將全部的無線帶寬利用起來。在多用戶接入的情況下,各個設備的網絡延遲狀況都會得到較好的改善。更重要的一點是,MU-MIMO不需要客戶端設備提供支持,只要路由器本身支持MU-MIMO技術,那么其在實際使用的過程中就會生效,並通過路由器固件的設置來調整各個無線客戶端設備的帶寬分配。
DL MU-MIMO技術
MU-MIMO 在 802.11ac 就已經引入,但只支持 DL 4x4 MU-MIMO(下行)。在802.11ax 中進一步增加了 MU-MIMO 數量,可支持 DL 8x8 MU-MIMO,借助 DL OFDMA技術(下行),可同時進行 MU-MIMO 傳輸和分配不同 RU 進行多用戶多址傳輸,既增加了系統並發接入量,又均衡了吞吐量。
UL MU-MIMO技術
UL MU-MIMO(上行)是 802.11ax 中引入的一個重要特性。802.11ac 及之前的 802.11 標准都是 UL SU-MIMO,即只能接受一個用戶發來的數據,多用戶並發場景效率較低,802.11ax 支持 UL MU-MIMO 后,借助 UL OFDMA 技術(上行),可同時進行 MU-MIMO 傳輸和分配不同 RU 進行多用戶多址傳輸
以下是OFDMA與MU-MIMO的對比:
OFDMA | MU-MIMO |
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提高效率 | 提升容量 |
降低時延 | 每用戶速率更高 |
最適合低帶寬應用 | 最適合高帶寬應用 |
最適合小包報文傳輸 | 最適合大包報文傳輸 |