华为技术白皮书:什么是 Wi-Fi 6(802.11ax)?
电子工程专辑
今天
1.
Wi-Fi
发展简介
Wi-Fi
已成为当今世界无处不在的技术,为数十亿
设备
提供连接,也是越来越多的用户上网接入的首选方式,并且有逐步取代有线接入的趋势。为适应新的业务应用和减小与有线网络
带宽
的差距,每一代 802.11 的标准都在大幅度的提升其速率。
1997 年 IEEE 制定出第一个
无线
局域网
标准 802.11,
数据传输速率
仅有 2Mbps,但这个标准的诞生改变了用户的接入方式,使人们从线缆的束缚中解脱出来。
随着人们对网络传输速率的要求不断提升,在 1999 年 IEEE 发布了 802.11b 标准。802.11b 运行在 2.4
GHz
频段,传输速率为 11Mbit/s,是原始标准的 5 倍。同年,IEEE 又补充发布了 802.11a 标准,采用了与原始标准相同的核心协议,工作频率为
5G
Hz,最大原始数据传输率 54Mbit/s,达到了现实网络中等吞吐量(20Mbit/s)的要求,由于 2.
4G
Hz 频段已经被到处使用,采用 5GHz 频段让 802.11a 具有更少冲突的优点。
2003 年,作为 802.11a 标准的 OFDM 技术也被改编为在 2.4
GHz
频段运行,从而产生了 802.11g,其载波的频率为 2.
4G
Hz(跟 802.11b 相同),原始传送速度为 54Mbit/s, 净传输速度约为 24.7Mbit/s(跟 802.11a 相同)。
对
Wi-Fi
影响比较重要的标准是 2009 年发布的 802.11n,这个标准对 Wi-Fi 的传输和接入进行了重大改进,引入了
MIMO
、
安全
加密等新概念和基于 MIMO 的一些高级功能(如波束成形,空间复用......),传输速度达到 600Mbit/s。此外,802.11n 也是第一个同时工作在 2.4
GHz
和 5 GHz 频段的Wi-Fi 技术。
然而,移动业务的快速发展和高密度接入对
Wi-Fi
网络的
带宽
提出了更高的要求,在2013 年发布的 802.11ac 标准引入了更宽的
射频
带宽
(提升至 160MHz)和更高阶的调制技术(256-QAM),传输速度高达 1.73Gbps,进一步提升 Wi-Fi 网络吞吐量。另外,在 2015 年发布了 802.11ac wave2 标准,将波束成形和
MU-
MIMO
等功能推向主流,提升了系统接入容量。但遗憾的是 802.11ac 仅支持 5
GHz
频段的终端,削弱了 2.
4G
Hz 频段下的用户体验。
然而,随着视频会议、无线互动
VR
、移动教学等业务应用越来越丰富,
Wi-Fi
接入终端越来越多,
IoT
的发展更是带来了更多的移动终端接入
无线网络
,甚至以前接入终端较少的家庭 Wi-Fi 网络也将随着越来越多的
智能家居
设备
的接入而变得拥挤。因此 Wi-Fi 网络仍需要不断提升速度,同时还需要考虑是否能接入更多的终端,适应不断扩大的客户端设备数量以及不同应用的用户体验需求。
下一代
Wi-Fi
需要解决更多终端的接入导致整个Wi-Fi 网络效率降低的问题,早在2014 年
IEEE 802.11
工作组就已经开始着手应对这一挑战, 预计在 2019 年正式推出的802.11ax(下个章节介绍为什么叫
Wi-Fi
6)标准将引入上行
MU-
MIMO
、OFDMA 频分复用、1024-QAM 高阶编码等技术,将从
频谱
资源利用、多用户接入等方面解决网络容量和传输效率问题。目标是在密集用户环境中将用户的平均吞吐量相比如今的
Wi-Fi
5 提高至少4 倍,并发用户数提升 3 倍以上,因此,Wi-Fi 6(802.11ax)也被称为高效无线(HEW)。
2. 什么是
Wi-Fi
6(802.11ax)
Wi-Fi
6 是下一代 802.11ax 标准的简称。随着 Wi-Fi 标准的演进,WFA 为了便于 Wi- Fi 用户和
设备
厂商轻松了解其设备连接或支持的 Wi-Fi 型号,选择使用数字序号来对 Wi- Fi 重新命名。另一方面,选择新一代命名方法也是为了更好地突出 Wi-Fi 技术的重大进步, 它提供了大量新功能,包括增加的吞吐量和更快的速度、支持更多的并发连接等。根据 WFA 的公告,现在的 Wi-Fi 命名分别对应如下 802.11 技术标准:
和以往每次发布新的 802.11 标准一样,802.11ax 也将兼容之前的 802.11ac/n/g/a/b 标准,老的终端一样可以无缝接入 802.11ax 网络。
Wi-Fi
6 速度有多快?
4G
是移动网络高速率的代名词,同样,
Wi-Fi
6 是
无线
局域网
高速率的代名词,但这个高速率是怎么来的,由以下几个因素决定。
计算公式:
1.空间流数量
空间流其实就是
AP
的
天线
,天线数越多,整机吞吐量也越大,就像高速公路的车道一样,8 车道一定会比 4 车道运输量更大。
2.Symbol 与 GI
Symbol 就是
时域
上的传输信号,相邻的两个Symbol 之间需要有一定的空隙(GI),以避免 Symbol 之间的干扰。就像中国的高铁一样,每列车相当于一个 Symbol, 同一个车站发出的两列车之间一定要有一个时间间隙,否则两列车就可能会发生碰撞。不同
Wi-Fi
标准下的间隙也有不同,一般来说传输速度较快时 GI 需要适当增大,就像同一车道上两列 350KM/h 时速的高铁发车时间间隙要比时速 250KM/h 时速的高铁发车间隙要大一些。
3.编码方式
编码方式就是调制技术,即 1 个 Symbol 里面能承载的 bit 数量。从
Wi-Fi
1 到 Wi-Fi 6,每次调制技术的提升,都能至少给每条空间流速率带来 20%以上的提升。
4.码率
理论上应该是按照编码方式无损传输,但现实没有这么美好。传输时需要加入一些用于纠错的信息码,用冗余换取高可靠度。码率就是排除纠错码之后实际真实传输的数据码占理论值的比例。
5.有效子载波数量
载波类似于
频域
上的 Symbol,一个子载波承载一个 Symbol,不同调制方式及不同频宽下的子载波数量不一样。
至此,我们可以计算一下 802.11ac 与 802.11ax 在 HT80 频宽下的单条空间流最大速率:
Wi-Fi
6 核心技术
Wi-Fi
6(802.11ax)继承了Wi-Fi 5(802.11ac)的所有先进
MIMO
特性,并新增了许多针对高密部署场景的新特性。以下是Wi-Fi 6 的核心新特性:
- OFDMA 频分复用技术
- DL/UL
MU-
MIMO
技术
- 更高阶的调制技术 (1024-QAM)
- 空分复用技术(SR) & BSS Coloring 着色机制
- 扩展覆盖范围 (ER)
下面详细描述这些核心新特性。
...
点击阅读原文可直接下载完整资料,如果您的手机下载出错,请使用电脑访问网站下载,下载链接:
https://mbb.eet-china.com/forum/topic/77468_1_1.html
阅读原文
阅读
在看
已同步到看一看
写下你的想法
前往“发现”-“看一看”浏览“朋友在看”
前往看一看
看一看入口已关闭
在“设置”-“通用”-“发现页管理”打开“看一看”入口
我知道了
已发送
取消
发送到看一看
发送
华为技术白皮书:什么是 Wi-Fi 6(802.11ax)?
最多200字,当前共
字
发送中