《電子技術(shù)應用》
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802.11ax獲封WiFi 6,,技術(shù)能力有多6?

2018-10-14
關(guān)鍵詞: 802.11ax WIFI6

  雷鋒網(wǎng)消息,,10月3日,,WiFi聯(lián)盟將基于IEEE 802.11ax標準的WiFi正式納入正規(guī)軍,成為第六代WiFi技術(shù),,即WiFi 6  

  在解讀這個問題之前,,我們先要有一個小插曲,。WiFi聯(lián)盟在確定第六代WiFI的同時,為了更易于用戶理解,,還正式公布了采用數(shù)字的新的命名標準,。

  WiFi新命名標準

  在WiFi聯(lián)盟最新公布的命名系統(tǒng)中,用數(shù)字大小按時間順序(也是性能的強弱順序)依次取代了原有復雜的技術(shù)命名方式,,用戶可以通過數(shù)字大小來識別WiFi標準的性能,,包括速率、吞吐量,、用戶體驗等,。例如,就性能而言,,WiFi 6 > WiFi 5就顯而易見,。

  這樣的方式也可用于指定先前的WiFi標準,并可用戶識別使用相應WiFi標準的設(shè)備,。例如,,802.11n或802.11ac。數(shù)字序列包括:

  WiFi 6用于識別支持802.11ax技術(shù)的設(shè)備

  WiFi 5用于識別支持802.11ac技術(shù)的設(shè)備

  WiFi 4用于識別支持802.11n技術(shù)的設(shè)備

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  另外,,在識別WiFi設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接方面,,也用到了新的UI圖標。圖標將通過顯示W(wǎng)iFi信號指示符和連接的數(shù)字表示,。當用戶在提供不同用戶體驗的WiFi網(wǎng)絡(luò)之間移動時,,圖標也將會進行相應調(diào)整。當用戶設(shè)備顯示伴有數(shù)字6的信號指示符圖標時,,表示該設(shè)備正在使用WiFi 6,。

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  WiFi 6技術(shù)能力的提升

  WiFi 6,也就是802.11ax,,曾在2016年11月和2017年9月分別提出了第一版和第二版標準草案,,然而均未能獲得802.11ax工作小組75%以上成員投票認可,目前的第三版,,也就是3.0版本草案仍在商討中,,預計會在2019年完成正式標準化,。

  雖然正式標準化并未完成,但是并不影響802.11ax的技術(shù)發(fā)展,。

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  與前代相比(802.11ac),,802.11ax主要目標是在密集用戶環(huán)境中將用戶的平均吞吐量提高至少4倍。這自然就需要在技術(shù)能力上有足夠的提升,,就具體技術(shù)提升,,本文主要從MU-MIMO、OFDMA,、MCS三方面進行分析,。

  首先是MU-MIMO技術(shù)。MU-MIMO即多用戶輸入輸出技術(shù),,也是主要應用于802.11ac WAVE2的技術(shù),。相較應用在802.11n上的MIMO(多天線傳輸)技術(shù)而言,主要改善了路由器天線閑置的情況,,允許路由器分割天線,,獨立地為不同的設(shè)備傳輸。

  2015年推出的802.11ac Wave 2一個主要特性是應用了MU-MIMO技術(shù),,使得其AP節(jié)點可以同時向多個支持MU-MIMO的客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)包,,解決了無線路由器之前一次只能和一個終端通信的問題。802.11ac Wave 2當時支持的最大規(guī)格是4×4 MU-MIMO,,可以同時向4個終端共享下行的MU-MIMO數(shù)據(jù)包,。

  相較而言,802.11ax擁有8×8 MU-MIMO,,可以同時向8個終端共享上行,、下行的MU-MIMO數(shù)據(jù)包。另外,,采用802.11ax標準的設(shè)備從AP向終端發(fā)送數(shù)據(jù)包時,,一個數(shù)據(jù)包可以面向多個終端節(jié)點發(fā)送,而且這幾個終端節(jié)點也能夠協(xié)調(diào),,同時向AP端,、網(wǎng)絡(luò)上行發(fā)送數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包同時到達AP,,AP也可以解碼,、同時接收所有的數(shù)據(jù)包,因此效率就有所提高,。

  然后是OFDMA技術(shù),。802.11ac及之前WiFi標準采用的都是OFDM(正交頻分復用)調(diào)制方式,是多載波傳輸方案實現(xiàn)方式之一。采用該方式的設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)中在同一幀里只有一個標準的數(shù)據(jù)包,,傳給客戶端的時候不管幀的大小,,從網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的角度來看,在信道發(fā)送方面額外的系統(tǒng)開銷都是一樣的,。另外,,在OFDM系統(tǒng)中,用戶占用了整個信道,,隨著用戶數(shù)量的增多,,用戶之間的數(shù)據(jù)請求會發(fā)生沖突,從而導致當這些用戶發(fā)送請求數(shù)據(jù)時,,服務(wù)質(zhì)量較差,。

  802.11ax采用的是OFDMA(正交頻分多址)調(diào)制方式,該技術(shù)是OFDM技術(shù)的演進,。OFDMA如今已經(jīng)在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中普遍應用,其可以把各種大小的數(shù)據(jù)包從調(diào)制的角度組合在一起,,系統(tǒng)開銷可以通過共享而降低,,并能同時支持上行和下行,因而效率得到提高,。同時,,OFDMA的符號的長度也得以增長,每一個調(diào)制信號的符號長度變成802.11ac的4倍,。調(diào)制的長度越長,,在多路徑的情況下,AP端,、客戶端就能有更多的機會可以充分利用多路徑,,通過更寬的窗口把不同角度反射過來的信號組合在一起。這就讓實際應用場景中,,特別是遠距離傳輸?shù)臅r候,,在多路徑比較強的情況下,解碼能力增強,,接受的穩(wěn)定性也更大了,。

  MCS(調(diào)制與編碼策略)的提升。這里涉及到的是QAM,,即正交振幅調(diào)制,,正交振幅調(diào)制正交載波調(diào)制技術(shù)與多電平振幅鍵控的結(jié)合。802.11ac最高只支持256-QAM,,802.11ax可以支持到1024-QAM,。由于調(diào)制碼的密度越大,承載的數(shù)據(jù)量也就越大,802.11ax相較802.11ac在承載數(shù)據(jù)量的能力上提高了2到3倍,。如果從數(shù)據(jù)角度來看,,單條空間流80M帶寬的關(guān)聯(lián)速率從433Mbps提升到了600.4Mbps,理論最大關(guān)聯(lián)速率(160M帶寬,,8條空間流)從6.9Gbps提升到9.6Gbps左右,。

  802.11ax支持2.4GHz和5GHz雙頻段,也繼承了WiFi的向下兼容的特性,。關(guān)于802.11ac與802.11ax在頻段,、信道帶寬、FFT大小,、副載波間隔,、數(shù)據(jù)傳輸速率等方面的具體性能對比,見下表:

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  廠商的看好

  前文也提到,,802.11ax標準預計會在2019年完成正式標準化,,但這并不影響巨頭廠商的布局與競爭。

  2017年2月,,高通推出支持802.11ax的兩款產(chǎn)品——IPQ8074和QCA6290,。

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  其中,IPQ8074是針對企業(yè)應用的高集成的SoC,,采用14nm制程,,支持多達四個千兆MAC,擁有兩個10G接口的NBASE-T,,同時還支持80MHz通道寬度,,并配有運行在2GHz的Cortex-A53四核處理器和雙核網(wǎng)絡(luò)處理器,具有8x8 5GHz + 4x4 2.4GHz的MU-MIMO的解決方案,。

  QCA6290芯片組面向消費類設(shè)備,,采用28nm工藝制造,并支持2x2 802.11ax連接,,并行雙頻操作,。官方稱,除了支持802.11ax標準節(jié)能特性,,還可通過高通Technologies的特定優(yōu)化,,降低三分之二的功耗。

  2017年8月16日,,博通推出了基于802.11ax標準的Max Wi-Fi芯片,,包括BCM43684(民用)、BCM43694(商用),、BCM4375三種型號,。

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  其中,,BCM43684和BCM43694支持最高4條數(shù)據(jù)流,峰值傳輸為4.8Gbps,,其它技術(shù)指標,,包括前文提到的160MHz信道帶寬、1024QAM,、MU-MIMO,、OFDMA技術(shù)等也都支持;BCM4375是用于移動平臺且集成了藍牙的一體式產(chǎn)品,,考慮到功耗和芯片面積問題,,峰值速度降為1.429Gbps,集成藍牙5.0,,同樣也支持1024QAM,、MU-MIMO和OFDMA。

  WiFi 6的應用場景

  據(jù)此前高通產(chǎn)品管理總監(jiān)Jason Tao表示,,802.11ax標準的優(yōu)勢主要在城市密集使用環(huán)境,、企業(yè)級應用、運營商網(wǎng)絡(luò)分流中將得以凸顯,。

  一是城市里面密集度非常高的使用環(huán)境,。802.11ax對辦公、公寓,、密集型住宅甚至室外的應用都有很大的提高;

  二是企業(yè)級的應用,。這也是現(xiàn)在非??春玫摹⒆钤绮杉{802.11ax標準的應用場景之一,。因為企業(yè)級應用基本把所有的關(guān)鍵業(yè)務(wù)都搬到了WiFi網(wǎng)絡(luò),,有線網(wǎng)絡(luò)連接已經(jīng)很少見了。無論是終端設(shè)備接到云端,,還是應用于教育領(lǐng)域的電子課室都是在WiFi網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)的,。802.11ax使這些服務(wù)比以前的可靠度更高,支持的客戶端數(shù)量也更大,。比如說電子教室,,以前如果是100多位學生的大課授課形式,傳輸視頻或是上下行的交互挑戰(zhàn)都比較大,,802.11ax會使應用場景的可靠度和使用效果有很好的提升,。

  第三,新增應用場景是對運營商網(wǎng)絡(luò)分流起到了重要的輔助作用,。LTE網(wǎng)絡(luò)對移動終端的上網(wǎng)和數(shù)據(jù)流量方面確實起到了很大的改善作用,,但LTE的網(wǎng)絡(luò)對運營商來說不管是帶寬還是網(wǎng)絡(luò)的部署都比較昂貴,,所以很多情況下運營商都愿意把其中一部分業(yè)務(wù)分流到WiFi網(wǎng)絡(luò)上,因為WiFi網(wǎng)絡(luò)相對更加經(jīng)濟實惠,。但之前的WiFi網(wǎng)絡(luò)存在穩(wěn)定性或者帶寬上的挑戰(zhàn),,隨著802.11ax技術(shù)的演進,從LTE網(wǎng)絡(luò)分流過來的應用場景的用戶體驗會比以前更好,。

  雷鋒網(wǎng)小結(jié)

  據(jù)雷鋒網(wǎng)(公眾號:雷鋒網(wǎng))了解,,其實在802.11ax之前,也有預測802.11ad將會成為第六代WiFi技術(shù),,然而802.11ad雖然摒棄了2.4GHz和5GHz擁擠的頻段,,選用了60GHz高頻段,但是卻帶來了諸如穿墻能力弱等局限性,。因而最終還是將802.11ax作為第六代WiFi技術(shù),。

  至于此次正式入編,成為正規(guī)軍的802.11ax,,同時又喜獲WiFi 6的稱號,。技術(shù)指標包括8x8 MU-MIMO、OFDMA,、1024-QAM等,,同時也繼承了WiFi標準向下兼容的特性;從而實現(xiàn)了同時支持上行,、下行數(shù)據(jù)傳輸,,最大理論數(shù)據(jù)速率高達9.6Gbps左右,在密集用戶環(huán)境中將用戶的平均吞吐量提高至少4倍,。雖然現(xiàn)在還未正式完成標準化,,也沒有任何可用的WiFi 6客戶端設(shè)備,但是卻仍被視為各大廠商搶占的高地,。


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