WiFi 6學習手册,你值得擁有

賦能大師兄 2022-01-07 17:30:45 阅读数:418

wifi 手册

目錄

什麼是WiFi 6

Wi-Fi 6 vs Wi-Fi 5

WiFi6有什麼優勢

WiFi 6核心技術

Wi-Fi 6 速率計算公式


什麼是WiFi 6

簡單點理解就是,WIFI6是最新的WiFi技術,6到飛起。

Wi-Fi 6 vs Wi-Fi 5

Wi-Fi 6作Wi-Fi 5的繼任者,相比Wi-Fi 5不僅僅體現在速率的提昇上,更主要體現在高密場景下的用戶性能提昇。

大帶寬

過去每一代WiFi的標准,一直致力於提昇速率。經過20多年的發展,Wi-Fi 6在160MHz信道寬度下,理論最大速率已經達到9.6Gbps,是802.11b的近900倍。

Wi-Fi 6速率的提昇除了采用更高階的1024-QAM編碼方式外,也得益於Wi-Fi 6相較於Wi-Fi 5增加了子載波數量、空間流數,以及Symbol傳輸時間(單次單終端)由Wi-Fi 5的3.2μs提昇到12.8μs。

高並發

Wi-Fi 6引入了OFDMA和上行MU-MIMO等多用戶技術,進一步提昇了頻譜利用率,使得Wi-Fi 6相比於Wi-Fi 5,並發用戶數提昇了4倍

低時延

在低時延場景,例如VR/AR-互動操作模擬、全景直播、互動式遊戲、沉浸式會議、高清無線投屏等,Wi-Fi 5的30ms時延已經無法滿足需求,而Wi-Fi 6則是通過OFDMA有效减少沖突,提昇頻譜利用率,並且空間複用技術BSS Coloring减少了同頻幹擾,令時延降低至20ms

節能

隨著IoT設備廣泛應用,除了提昇終端速率外,Wi-Fi 6更是關注了終端的耗電情况。

Wi-Fi 6采用TWT技術,按需喚醒終端Wi-Fi,加上20MHz-Only技術,使得終端的功耗降低30%

WiFi6有什麼優勢

WiFi 6核心技術

WiFi 6與前面幾代無線技術不同的地方在於引進或者昇級了兩大技術,MU-MIMO(Multi-UserMultiple-Input Multiple-Output,多用戶-多輸入多輸出)和OFDMA(正交頻分多址技術)。

MU-MIMO

如今,每個家庭需要連接Wi-Fi的設備越來越多,在同一個Wi-Fi網絡內,在電視上看個高清電影很可能會讓正在看直播的手機卡頓。在飯店吃飯時,Wi-Fi信號明明滿格,但網速慢到難以忍受。這是為什麼呢?

原因很簡單:根據802.11ac標准,AP(路由器、熱點)一次只能和一個終端通訊。在同一時刻,如果大量設備接入到同一個Wi-Fi網絡,網絡就會變慢變卡,就好比100輛車同一時間擠在一條馬路上行駛,開得動?

有什麼辦法可以改變這個問題呢?答案是MU-MIMO。

引入MU-MIMO技術就可以改變Wi-Fi網絡的運行方式,改善網絡資源利用率,顯著提高網絡總吞吐量和總容量,將終端上網速度大幅提昇。

MU-MIMO是指在無線通信系統裏,一個基站同時服務於多個移動終端,基站之間充分利用天線的空域資源與多個用戶同時進行通信。

WiFi 5在下行用了MU-MIMO技術,WiFi 6則延續了WiFi 5所帶來的MU-MIMO(多用戶多輸入多輸出系統),但WiFi 6支持完整版的MU-MIMO技術,支持上下行,可以一次同時支撐8個終端設備上行/下行傳輸更多數據,是WiFi 5的兩倍。

WiFi 6讓路由器利用多天線同時跟多個終端設備進行溝通,做到“一心多用”。比起過去只能單天線單設備同時通信的設計,MU-MIMO更能勝任提昇網絡速率,連接更多設備的需求。

OFDMA

與WiFi 5采用OFDM(正交頻分複用技術)技術不同,WiFi6借用了蜂窩網絡采用的OFDMA,多個終端可同時並行傳輸,不必排隊等待、相互競爭,從而提昇效率和降低時延。舉個例子,原來一個時間段只能有一個載波去傳輸一個數據包,采用OFDMA後就相當於在一個時間段可以有多個載波同時傳輸多個數據包。

雖然OFDMA和MU-MIMO都是允許多個設備同時傳輸的技術,但它們卻截然不同。OFDMA可以在低吞吐量或小包應用(如物聯網傳感器)的高密度環境中提供幫助,而MU-MIMO可以幫助實現高吞吐量應用。OFDMA技術是對MU-MIMO的補充。

OFDMA和MU-MIMO作為WiFi 6的核心技術,通過分別在頻率空間和物理空間上提供多路並發技術,帶來了網絡性能與速度的極大提昇,全面優化用戶體驗,重新定義了WiFi的速度與激情。

Wi-Fi 6 速率計算公式

(1)空間流數量

空間流其實就是 AP 的天線,天線數越多,整機吞吐量也越大,就像高速公路的車道一樣,8 車道一定會比 4 車道運輸量更大。

802.11a/g

802.11n

802.11ac

802.11ax

單射頻最大空間流

1

4

8

8

(2)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 之間的幹擾。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。不同 Wi-Fi 標准下的間隙也有不同,一般來說傳輸速度較快時 GI 需要適當增大,就像同一車道上兩列 350KM/h 時速的高鐵發車時間間隙要比時速 250KM/h 時速的高鐵發車間隙要大一些。

802.11ac 之前

802.11ax

Symbol

3.2 us

12.8 us

Short GI

0.4 us

/

GI

0.8 us

0.8 us

(3)編碼方式

編碼方式就是調制技術,即 1 個 Symbol 裏面能承載的 bit 數量。從 Wi-Fi 1 到 Wi-

Fi 6,每次調制技術的提昇,都能至少給每條空間流速率帶來 20%以上的提昇。

802.11a/g

802.11n

802.11ac

802.11ax

最高階調制

64 QAM

64 QAM

256 QAM

1024 QAM

bit 數/Symbol

6

6

8

10

(4)碼率

理論上應該是按照編碼方式無損傳輸,但現實沒有這麼美好。傳輸時需要加入一些用於糾錯的信息碼,用冗餘換取高可靠度。碼率就是排除糾錯碼之後實際真實傳輸的數據碼占理論值的比例。

(5)有效子載波數量

載波類似於頻域上的 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一樣。

頻寬

802.11n

802.11ac

802.11ax

最小子載波帶寬

-

312.5 KHz

312.5 KHz

78.125KHz

有效子載波數量

HT20

52

52

234

HT40

108

108

468

HT80

-

234

980

至此,我們可以計算一下 802.11ac 與 802.11ax 在 HT80 頻寬下的單條空間流最大速率:

PHY

1/(Symbol+GI)

Bit 數/Symbol

碼率

有效子載波

速率

802.11ac

1/(3.2us+0.4us)

8

5/6

234

433 Mbit/s

802.11ax

1/(12.8us+0.8us)

10

5/6

980

600 Mbit/s

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