作者：Joseph Vasanth Louis，思科基于意图的网络工程部技术领导
2020 年 4 月，联邦通信委员会 (FCC) 通过关于 6 GHz 频段无线操作的新规定，为非授权设备开放 1200 MHz 频谱的使用。这是自 1989 年以来批准的最大一次 Wi-Fi 频谱扩充。6 GHz 频段的开放使 Wi-Fi 可用频谱增加了一倍多，可减少无线电波拥塞、增加信道宽度、提高连接速度，使各行业的一系列创新成为可能。自 FCC 决定开放 6 GHz 频段以来，有 70 个国家/地区（覆盖 34 亿人口）已经批准或正在考虑制定关于 6 GHz 的法规（来源：Wi-Fi-Alliance）
目前，尽管视频占用大量带宽，但在各企业中的使用日趋增多，面对连接到网络的客户端和物联网设备日益增加，企业必须应对这样的挑战，并不断加快网络边缘的速度。结果可想而知，导致无线网络过度订阅，限制了应用的性能。用户体验变差，降低了工作效率，所有网络用户对此感到非常沮丧。在这篇文章中，我将详细阐述 6 GHz 频段中 Wi-Fi 6E 的基本知识和运作规则。
802.11ax 标准 (Wi-Fi 6) 同时用于 2.4 GHz 频段和 5 GHz 频段。因此，6 GHz 频段中的 Wi-Fi 被命名为 Wi-Fi 6E。Wi-Fi Alliance 选择了这个名字，避免在同样支持 6 GHz 的 802.11ax 设备中混淆。“6” 代表第六代 Wi-Fi，“E”代表扩展。
6 GHz 频段代表了可从 5.925 GHz 到 7.125 GHz 的 1200 MHz 频谱。我们知道 2.4 GHz 频段只有11 个信道。在这个新的频谱中，Wi-Fi 可以使用 59 个 20 MHz 的信道，29 个 40 MHz 的信道，14 个 80 MHz 的信道，以及 7 个 160 MHz 的信道。除了 2.4 GHz 和 5 GHz 之外，这不仅代表了大量的信道，还代表了大量的宽频信道，可以高速运行。
Wi-Fi 的频谱量一直都非常少。通常，Wi-Fi 在 2.4 GHz 频段只有 80 MHz 的频谱，在 5 GHz 频段只有 500 MHz 的频谱。DFS 信道占用了 5 GHz 频段上 500 MHz 频谱的一部分。
这使得连续频谱非常有限。同样使得难以找到或启用 80 MHz 或 160 MHz 的信道宽度，但只有在这些信道宽度下才能实现最高的 Wi-Fi 数据速度。有 59 个 20 MHz 的信道时，Wi-Fi 6E 可有效地消除拥塞问题。至少在可预见的未来，始终会有至少一个 20 MHz 的信道可用，而不会出现拥塞。由于连续频谱和 14 个 80 MHz 信道或 7 个 160 MHz 信道可供选择，无线电能够找到可用的信道，而不用担心拥塞问题。依托于这些优势，该技术能够提供最高的速度。
两个主要组织负责 Wi-Fi 的发展之路。它们是 Wi-Fi Alliance 和 IEEE。IEEE 802.11 定义了无线局域网标准的技术规范。Wi-Fi Alliance 负责 Wi-Fi 设备的合规性和互操作性的认证，以及 Wi-Fi 技术的营销。随着时间的推移，Wi-Fi Alliance 为不同类别的 Wi-Fi 网络制定了不同的命名约定。与其说是 “802.11b”，不如说是 “Wi-Fi 1”。就像移动电话公司将 3G 和 5G 称为不同的网络速度一样，尽管这个词通常只是一种营销工具。这种分类应该有助于让消费者更容易理解，这样用户就不必理解各种缩写词，只需根据需要查找 “Wi-Fi 4” 或 “Wi-Fi 6”。
▲ IEEE802.11ax 高效（或 HE）标准涵盖 2.4 GHz、5 GHz 和 6 GHz 频段的 MAC 和 PHY 层操作。
IEEE 802.11ax 小组做出的一个最重要决定是，不允许在 6 GHz 频段使用老一代 Wi-Fi 设备。这一点非常重要，因为这意味着只有高效 802.11ax 设备才能在这个频段上运作。一般来说，即将出台的 Wi-Fi 标准总是提供与以前标准的向后兼容性。这对客户以及供应商来说是一个福音，因为不需要在每个新标准出台后对网络设备进行彻底改造。另一方面，这也成为协议拥塞的一个成因，因为旧设备还与新设备共享可用频谱。但是，在 6 GHz 频段，只允许使用新的高效设备。如果用道路交通的比喻来描述 Wi-Fi，那么 2.4 GHz 和 5 GHz 频段可以比作拥塞的道路，快车和慢车都可以行驶，而 6 GHz 频段相当于一条新的大型高速公路，只允许最快的车辆通行。
有 1200 MHz 的频谱和 59 个新的 20 MHz 信道时，每个信道停留时间为 100 毫秒的站点需要近 6 秒钟才能完成对整个频段的被动扫描。该标准为客户端发现附近的无线接入点 (AP) 实施了新的高效过程。在 Wi-Fi 6E 中，一个被称为快速被动扫描的过程被用来关注一组减少的被称为首选扫描信道 (PSC) 的信道。对于仅支持 6 GHz 的操作，一个特定的信道子集将被确定为首选扫描信道 (PSC)，宽信道 BSS 的主信道应在这个信道子集中，从而限制客户端为了发现仅支持 6 GHz 的 AP 而需要扫描的信道。PSC 之间的间隔为 80 MHz，因此客户端只需要扫描 15 个信道。
在 6 GHz 频段和较低频段 (2.4 GHz 或 5 GHz) 运作的双频或三频 AP，可以通过扫描较低频段来发现。在低频段，AP 将在信标和探测响应帧中简化的邻居报告中包括有关 6 GHz BSS 的信息。客户端将先进入低频段，发现那里的 AP，然后再移动到 6 GHz 频段。这可减少站点发送的只是为了查找 AP 的探测请求，因为除非它是 PSC 信道，否则将不被允许。
802.11ax 标准定义 6 GHz 频段的信道分配。该分配确定了整个 6 GHz 频段上 20 MHz、40 MHz、80 MHz 和 160 MHz 信道的中心频率。然而，管制区域的规范优先于 IEEE 规范，并且不能使用在管制区域不支持的频率或重叠的频率上的信道。
FCC 定义了两种类型的设备分类，它们具有完全不同的发送功率规则。这样做的目的是避免对现有的 6 GHz 用户造成潜在干扰。目前正在定义几类 AP，以适应 U-NII 频段和运作它们的条件，它们是标准功率 (SP) AP 和低功率室内 (LPI) AP 和极低功率 (VLP) AP。低功率室内 AP，顾名思义，由于只在室内使用，因此功率水平降低。
室外或标准功率 AP，有可能严重干扰该地理区域内的现有 6 GHz 用户。广播和有线电视行业使用的固定卫星服务 (FSS) 可能已经获得所用信道的许可证。因此，任何新的未经许可用户 (Wi-Fi) 必须确保他们不影响现有服务。解决这个问题的办法是制定一种协调频谱使用的方法，以避免干扰问题。基本概念是新的无线设备（无线接入点）将查询注册数据库，来确认其运作不会影响注册用户。对于 6 GHz 操作，这被称为自动频率协调 (AFC) 提供者。
标准功率 AP 必须使用 AFC 服务，以保护现有的 6 GHz 操作免受射频干扰。
随着用户连接的设备日益增多，目前的无线空域将变得高度拥塞，造成资源争用和性能下降。迁移到 Wi-Fi 6 和 Wi-Fi 6E 对于基础设施满足用户和设备对您的无线网络提出的日益增长的需求至关重要。6 GHz 频段中的 WLAN 与其他频段有些不同，IEEE 试图利用该频段没有旧设备的特点。
