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从2019 MWC上海来看，风头全部被5G占了，也有人说5G最终将完全替代Wi-Fi。但实际上，今年以来Wi-Fi6市场有了很大进展。  如图所示，实际上Wi-Fi 6的进展要比5G快很多。 Wi-Fi市场即将开始 目前，包括Broadcom，Celeno，英特尔，Marvell，高通，联发科和Quantenna都在制造预标准的Wi-Fi 6芯片组，并且几家供应商已经推出了企业级接入点草桉 - 包括Aerohive Networks，Aruba Networks和华为。 而今年以来，几家WiFi厂商在资本方面也有着强烈的整合动作。比如安森美收购了Quantenna，NXP收购了Marvell无线产品组合，英飞凌收购了赛普拉斯。  Wi-Fi市场主要玩家  正如英特尔所畅享的，今年是Wi-Fi6元年，未来将会有更多IoT产品支持Wi-Fi6 未来，Wi-Fi 6会有非常多的应用场景，随着数据量的急剧增加，包括路由、机顶盒、手机、电脑等传统wifi市场之外，更多的iot设备会连接到互联网上，而且Wi-Fi6不光有数据传输作用，还可以更精准的进行定位，相信未来Wi-Fi6的应用前景将会更加广阔。 今天就来了解一下Wi-Fi6技术。 关于Wi-Fi6 首先，802.11ax和Wi-Fi 6没有区别，Wi-Fi 6是IEEE标准组织在2018年修改的命名规则，将802.11ax标准更名为更直接的Wi-Fi 6。相比前几代的命名规则更直接。 Wi-Fi 1：802.11a（1999） Wi-Fi 2：802.11b（1999） Wi-Fi 3：802.11g（2003） Wi-Fi 4：802.11n（2009） Wi-Fi 5：802.11ac（2014） Wi-Fi 6：802.11ax（2019） 此外，Wi-Fi还有其他几个标准 比如802.11ay标准是基于60GHz频段推出的 WiFi 无线网络标准，就是802.11ad标准扩展升级版，旨在继续提高802.11ad标准的网络传输速度。 目前主流使用的802.11ac是2.4GHz和5GHz频段标准，而802.11ad和802.11ay都是60GHz频段无线网，这两种方桉均是毫米波频段，因此无法穿墙，只能为AR/VR等流媒体传输使用的超高速网络。 而802.11ax也就是Wi-Fi6同样使用和802.11ac一样的频段，适合家庭日常使用。 与 802.11ac 聚焦于 5GHz 不同，802.11ax 制定时就纳入 2.4GHz 和 5GHz 的 ISM 频段，让 2.4GHz 频段 802.11n 40MHz、单空间流 150Mbps 速度往上提升；但 2.4GHz 的频谱资源并不如 5GHz 丰富，限制最多仅能使用 40MHz，此时 802.11ax 单空间流仅有 287Mbps 传输速度，最小 20MHz 则为 143Mbps（均为实体层连接速度），与 802.11n 相比则是接近 1 倍增长幅度。 虽然 2.4GHz 频谱资源不足，却拥有传输距离较长的优势；一般来说，5GHz 的传输距离约为 2.4GHz 一半多一些。如果未来 1～6GHz 的频段开放使用（依各地区和国家而定），802.11ax 也能够使用该频段。此外，旧有 802.11 无线网路标准产品也可以解读 802.11ax 的信号，以便和旧有标准相容不会相互打架（别忘了无线网路采用 CSMA/CA，传输前需探测空中介面是否有其它装置正在使用中）。 Wi-Fi6比Wi-Fi5快很多。尽管Wi-Fi5利用三频等技术突破了千兆无线的限制，但受限于干扰、屏蔽等原因实际速率很难突破，而Wi-Fi6将是第一个可靠的千兆无线网络。 Wi-Fi 6引入的新技术 为了实现更快的速率和更低的功耗，Wi-Fi6引入了多项新技术。 OFDMA - 提升每人平均速度 OFDMA全称为正交频分多址，是来取代过往制制的OFDM，即正交频分复用。简单来说可想像Wi-Fi数据传输就像列车载人，人即数据。在ac旧制式的OFDM下，要运载3个队伍的人（包括数据、音频和影像），就要分别使用3辆列车来载绿队，紫队和金队，而且也要等金队列车走了，紫队才可坐下一班列车起行传输，令中间有延迟（Latency）。另外你看金队的人数比较少，即代表列车还有许多空位，何不载多点人呢？这可比喻有3个用户要传输数据，同一时间只有一部装置传输，还要逐个轮候传输，并没有尽用频宽。  OFDMA能在同一时间传输来自不同装置的资料。来源：Wi-Fi联盟 OFDMA的做法就是把一辆列车分成最多9行座位（20MHz频宽），令不同队伍的人都可坐在同一辆列车，那么金队，紫队和绿队都可有成员登上首班车，尽快先运送部分成员，比OFDM更早有成员抵达目的地;而且列车也坐满人，更善用资源。这就如OFDMA把频道割成多个小份（Resource Unit），让多位用户都可率先行行传输，提升每人的平均速率，又能减少传输的Overhead（准备不同列车及司机），令上载Uplink及下载Downlink的传输都更有效率，亦可降低延迟，对多人上网的环境尤为有效。  以往一辆货车载不满，但OFDMA就可在同一辆车载不同用户的货物，更善用资源。来源：Qorvo / Qualcomm OFDMA（正交分频多工存取）技术与先前 802.11a 导入的 OFDM（正交分频多工）背后原理相同，均是利用多个子载波相互正交，减少传输时的干扰。OFDMA 多出来的 A 为 Access，让这些子载波可以分为多组，各组服务 1 个终端装置，也就是将传输时占用的 20/40/80/80+80/160MHz，再往下拆分数个 MHz 频段同时分别服务不同的终端装置，此技术已应用于目前的 LTE 网路之中。 另外还有个一体两面的改进，802.11ax 快速傅立叶转换（FFT）数量从 802.11a/g/n/ac 的 20MHz/64 个（802.11a/g：4 个pilot、48 个资料、1 个中央 DC、前 6 后 5 保护； 802.11n/ac：4 个pilot、52 个资料、1 个中央 DC、前 4 后 3 保护），变成 4 倍 256 个（数量等同频宽翻倍，如 40MHz/512 个、80MHz/1024 个……等），也因此缩减了子载波之间的间隔距离，从 312.5kHz 变为 78.125kHz。（子载波越多、可乘载资料量越多，传输时却也越容易相互干扰）  802.11ax 的子载波间距缩小 4 倍，因而在使用同样的频宽之下，子载波数量提升 4 倍。 快速傅立叶转换数量与子载波增加，有助于 OFDMA 多装置多工效果，每个装置最少可分配到的子载波数量为 26 个，20MHz 最多可分给 9 个终端装置同时使用。802.11ax 将可分予单一装置使用的子载波数量称之为 1 个资源单位 Resource Unit，尚有 52、106、242、484、996、1992 个子载波等组合方式，其中 MU-MIMO 最小要求 106 个子载波、1024QAM 最小要求 242 个子载波。  802.11ax 新增 RU 资源单位概念，20MHz 最多可容量 9 个使用者，106 个子载波为能够使用 MU-MIMO 的最小单位，242 个子载波则为使用 1024QAM 的最小 RU 单位。  各频谱频宽与可容纳 RU 类型数量对照表 2.上行链路MU-MIMO - 有利多台装置的环境 MU-MIMO是（Multi-User Multiple-Input Multiple-Output）的缩写，即为多用户多入多出技术。目前很多ac的路由都支持MU-MIMO，同一时间可与多台装置进行传输，例如路由器具备4个空间流（1,734Mbps @ 5GHz），就同时服务最多4台433Mbps单一Spatial Stream（SS）的装置，或者1台867Mbps装置（2SS）加2台433Mbps装置，总之用尽4个SS。相反，旧的SU-MIMO就不能同时用尽所有Spatial Streams，例如当1台433Mbps连接，占用1个SS，其余3个SS就变为闲置，不能服务其他装置，导致多人上网时，速度就变慢。  SU-MIMO只可同时服务一台装置，而MU-MIMO就可同时服务多台装置。来源：思博伦博客 以前ac制式的MU-MIMO只用于下行Downlink传输，即是上一层网络设备（如路由器）把数据传送至下一层装置。而新的ax制式就连上行Uplink，即装置把数据上传至路由器，都支持MU-MIMO了。而且MU-MIMO也由ac的4SS，变成支持ax的8SS，更多同道意味着可接受更多的输入输出链路。 除了通道更多，每个Spatial Stream的速度也变得更快，从之前的433Mbps（80MHz）增加至600.4Mbps，如果以160MHz计算，单一SS的速度就可达1.2Gbps以上，乘以8，理论速度则接近10Gbps。  ac和ax速度比较。来源：ni.com 3、1024 QAM——更细致的调制 802.11ax 导入1024 QAM 调制，这部分已经有部分的厂商先行在 802.11ac 晶片当中加入，譬如 Broadcom 支援 NitroQAM 的 BCM4366。802.11ax MCS 部分则是导入 10 与 11，各自分别代表 1024QAM 调制、编码速率 3/4，以及 1024QAM 调变、编码速率 5/6。相比较此前256QAM，1024QAM令Wi-Fi的载波数据点变得更密集，就像有更多个速递员派货，令传输数据的速度比256QAM快25％。 1024QAM 提升传输速度的同时，也对信号品质有更高的要求，SNR 约需提升 6dB。  802.11ax 单空间流规格速度比较表，双空间流乘上 2 倍、3 空间流乘上 3 倍......以此类推。 相比256QAM，1024QAM的载波数据点较为密集，可传输更多位数，令速度比256QAM快25％。来源：Qorvo 4、BSS着色 - 更善用频谱 一直以来，Wi-Fi传输都是采用CSMA / CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）机制，每次传送数据之前，会「听」一下究竟传播媒介有没有其他Wi-Fi AP也在传输资料，就好像看看马路上有没有其他车。如果有的话，为防干扰和冲突，AP就会把媒介定为忙碌状态，需要等待没有其他AP传输，媒介「寂静无人」，马路通行无阻才开始传送资料。 简说CSMA机制。来源：rfwireless-world.com 而802.11ax加入的BSS着色“coloring”就可改善问题，即使在一个具备非常多AP的密集环境，如办公室或展览馆，有很多AP使用同一个渠道传输，使媒介很挤迫，每个AP也无需等候那么久。因为在ax制式下，ax装置每次传送资料，都会在资料的Header（如寄送包裹，箱上也有一张纸写着地址等资料，即Header）加入一个6 -Bit的BSS Color栏，来代表「颜色」。这个BSS Color会写着要传送到哪个BSS（基本服务套装，可简单想成Wi-Fi组别/ Wi-Fi SSID），假设是000001红色，当资料抵达同是红组的AP / Wi-Fi路由器时，AP就会处理这个由装置传过来的包裹。假设这个AP听到媒介有车运送包裹，而包裹写的BSS颜色是000111蓝色（OBSS ，重迭BSS，用同一通道但不同组别），即使媒介有车行驶，AP也不会把媒介定为繁忙，因为蓝色并非AP用的红色。所在这情况下，AP也照样可以传送资料，毋需等候，变相释放更多时间使用媒介（空间复用/空间复用技术）。 ax装置传输资料时，会在Header标记BSS Color。来源：Aerohive 假设在Channel 36，图中左上角的装置要传送资料，在ac标准下，会听到附近很多Ch.36的活动，因而暂止传输。但在BSS Coloring下，它会忽忽黄，绿，紫色的CH 36干扰，照样传给黑色CH 36。来源：Aerohive 简单的理解，BSS Coloring就类似于4G LTE网络中的PCI（物理小区标识），而智能管理就相当于LTE的ICIC（ Inter-Cell Interference Coordination ，小区间干扰协调）技术，用于资源调度管理和减小干扰。 5、目标唤醒时间TWT - 令IoT装置更省电 除了提升手机及电脑的连线速度外，随着IoT装置愈观流行，例如智能家居有智能灯胆，智能电饭煲，IP Cam，各种感应器等等，802.11ax亦针对IoT装置提供改善方桉.802.11 ax就加入了Target Wake Time（TWT）机制，让AP与20MHz的低速IoT装置协商，即凭装置会在何时传送及接收资料，并在「时间表」记下这个「传输时段」。当现在不是传输时间，IoT装置便会“休眠”省电。而且AP也可排好时间表，确保IoT装置“醒来”传输时，没有其他IoT装置撞时间一起传输，有效减少冲突。 装置与AP制定好Target Wake Time后，便可在非传输时休眠，更省电。来源：Qualcomm 6、符元、保护区间、循环式前缀拉长 为了适应户外距离拉长，增加各方传输信号延迟，造成隐藏节点空中交通打结的现象，802.11ac 将保护区间拉长为 2 倍，由 400/800ns 变更为 800/1600ns，还额外提供 4 倍 3200ns 专攻户外或是大范围密集区域，用来抵御多重路径造成符元间干扰（Inter-Symbol Interference、ISI）。 不过若是单单拉长保护区间，那麽单位时间内可供传输的符元持续时间相对比例就会下降，因此 802.11ax 的符元持续时间除了过去 3200ns，新增 6400ns、12800ns 两种。用来抵御通道间干扰（ICI、Inter-Channel Interference）的循环式前缀（Cyclic Prefix）同样提高了 4 倍，只不过太高的 Cyclic Prefix 会导致淨传输量下滑，因此在室内使用时会选择使用较低的 Cyclic Prefix。 为抵御讯号传输时的多重路径导致符元间干扰，因而导入保护区间（Guard Interval），而又为了避免空白保护区间破坏正交性导致通道间干扰，于保护区间填入尾段资料。 7、动态分段 因应网路封包结构，都会预先将资料固定切成一样的大小往外传输（除了资料不足以填满分段长度的最后 1 段）。导入 OFDMA 之后，因为无法预期会分到几个子载波数量/RU，固定的分段长度容易造成问题，太长传输不完、太短则会造成诸如错误检查码等负担太高，淨传输资料量下降。在此导入动态分段功能，可以依照分配到的子载波数量/RU 自行调整分段长度，以求尽量刚刚好填入子载波数量/RU。 近期越来越多 802.11ac 设备于 5GHz 导入使用 DFS 频段，足以达成 80MHz + 80MHz 或是连续 160MHz，提供更高的频宽或是服务更多的设备，但 802.11ax 已经虎视眈眈，上下打量着 6GHz 频段。去年年底美国 FCC 已开放 5.925GHz～7.125GHz 频段供免许执照设备使用，频宽约有 1.2GHz。不过要运作在这个频段还有些技术问题需要考量，譬如无线装置想要连接 AP 时，1.2GHz 的扫瞄范围实在是过于广泛，花时间同时浪费电，目前提出的可行方桉在 2.4GHz 或是 5GHz 埋入信标（beacon）或是探针（probe），802.11ax 之后也会为 6GHz 修改相关规范，预计使用 5.935GHz～7.125GHz。 转进 6GHz 频段之后，802.11ax 可以获得更多的频谱资源，但 6GHz 并非 ISM 频段，美国以外地区是否能够受惠尚属未知数。 更注重频谱效率 802.11ax 虽然走在更快速的道路上，但这条高速公路更注重弹性高效率的使用。譬如 Multi-TID AMPDU（Multi-Traffic Identifier Aggregated MAC Protocol Data Unit）让多个不同流量辨识码或是 QoS 的资料，能够合并在单一传输作业当中完成，802.11ac 与之前的无线网路标准均不支援此种作法。 802.11ax/Wi-Fi 6 功能与优点对应表，可以发现提升传输速度仅佔很小的一环，更重要的是解决无线网路规格传输的根本问题。
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