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Wi-Fi 6都有哪些技术升级?离走进我们日常生活还有多久?

作者:陈玲丽时间:2020-04-03来源:电子产品世界收藏

2018年10月4日,Wi-Fi联盟宣布将下一代Wi-Fi协议802.11ax更名为,802.11ac和802.11n也有了新的名字叫Wi-Fi 5和Wi-Fi 4,这意味着从1999年使用至今的命名格式正式退出历史舞台。

本文引用地址:/article/202004/411667.htm

Wi-Fi联盟作为国际五大标准组织之一,这次重命名是个“大动作”,不但改变了Wi-Fi的命名规范,在Wi-Fi设备网络连接方面也采纳了新UI图标,图标通过最直观的数字显示现在连接的Wi-Fi网络等级。

相比起5G,Wi-Fi是当下我们每天都在使用的无线通讯技术,也迎来了重要的里程碑,苹果三星已经都在自己的旗舰机型上配备了,毋庸置疑,今后将会有更多手机搭载这项技术。Wi-Fi 6标准的启用,也将给Wi-Fi技术带来一次“技术延寿”和竞争力的大幅提升,将带来“一个新的Wi-Fi时代”。

Wi-Fi 6都有哪些技术升级?

相比于前几代的Wi-Fi技术,新一代Wi-Fi 6主要特点在于速度更快、延时更低、容量更大、更安全、更省电等。

OFDMA技术

Wi-Fi 5中采纳的是OFDM技术,每个用户都要占用一个信道,数据传输完成后才交给下一个用户继续使用,无法充分利用网络带宽,效率较低。与Wi-Fi 5采纳的OFDM技术不同, Wi-Fi 6借用了蜂窝网络采纳了OFDMA技术,多个终端可同时并行传输,不必排队等待、相互竞争,从而提升效率和降低时延。

OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)“正交频分多址”技术,是OFDM技术的演进版本,是将OFDM和FDMA技术结合,在利用OFDM对信道进行父载波化后,在部分子载波上加载传输数据的传输技术。

在频域上将无线信道划分为多个子信道(子载波),形成一个个射频资源单元,用户数据承载在每个资源单元上,而不是占用整个信道,从而实现在每个时间段内多个用户同时并行传输。

这就像送快递的小哥,传统Wi-Fi只给小哥一个客户的快递,而不管他是否还有能力送其它客户的快递,结果就是小哥一次只能给一个客户送快递。而OFDMA不同,它会把多个客户的快递给到小哥,这样小哥就能一次给多个客户送快递了。

据估量,到2020年,一个一般家庭将拥有50台无线连接设备,Wi-Fi 6引入灵活的OFDMA技术,能支持家庭的门铃、冰箱、灯泡等多种设备的无线接入。

MU-MIMO技术

MU-MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output)“多用户-多输入多输入”技术,从字面意思上就可以看出,这个特性支持多用户同时输入输出数据。虽然上一代Wi-Fi 5标准即支持MU-MIMO技术,但是仅支持下行,即只能在下载内容时使用该技术。

而Wi-Fi 6则同时支持上行与下行MU-MIMO,这意味着移动设备与无线路由器之间上传与下载数据时都可体验MU-MIMO,进一步提高无线网络带宽利用率。此外,Wi-Fi 6最多可支持的空间数据流由Wi-Fi 5的4条提升至8条,也就是可最大支持8×8 MU-MIMO,这也是Wi-Fi 6速率大幅提升的重要原因之一。

MU-MIMO改变了Wi-Fi网络的运行方式,改善网络资源利用率,显著提高网络总吞吐量和总容量,将终端上网速度大幅提升。另外,这个技术基于支持多用户的优势,路由器与多部设备同时进行数据传输,在相同接入终端数量的情况下,增加了每个终端的可利用带宽,缩短各设备等待信号的时间,大幅度提升网速,从而令上网体验效果更佳。

TWT技术

WiFi-6引进了TWT(TARget Wake Time)“目标唤醒时间”技术,这个功能可以让终端设备更加省电,可节省高达7倍的电池功耗。在没有传输数据的时候,让设备休眠可以减少耗电,当有数据要接收时,对方会提前发送一个唤醒的信号,唤醒后就能正常进行数据传输了。

未来连入Wi-Fi中的所有智能设备,每台设备可以建立“唤醒协议”,终端设备仅在收到自己的“唤醒”信息后才进入工作状态,而其余时间均处于休眠状态。基于TWT技术,同意AP规划与设备的通信,协商什么时候和多久会唤醒发送/接受数据,将终端分组到不同的TWT周期,减少了保持天线通电用于传输和搜索信号所需的时间。意味着可以减少电池消耗并改善电池续航表现,同时也减少唤醒后同时竞争无线资源的设备数量。

TWT机制是专门针对低速设备实行的,主要是面向对网络带宽要求不高的智能家居产品,例如只配置有2.4GHz频段、20MHz频带的WiFi设备等。当路由器与这些低速设备交换数据时,会同时生成一个唤醒时间表,只有到了需要唤醒时间,路由器才会唤醒设备进行数据交换。而且路由器也可以提前对不同的低速设备进行唤醒时间排序,幸免同时唤醒多个设备引起网络堵塞,这也是一种优化网络带宽利用率的技术手段。

对于手机、笔记本电脑、平板电脑等无线设备来说,需要持续的互联网访问,因此并不会明显地受益于TWT省电技术。但对于正在普及的智能家居来说,尤其是使用锂电池的无线设备,该技术可以大大提升其续航时间,改善使用体验。

BSS着色技术

那么多设备都同时使用一条信道的话,传输数据的时候Wi-Fi 6又如何区分各个数据是对应什么设备的呢?因此,Wi-Fi 6还引入了BSS Coloring着色机制,简单来说就是给每一个设备进行独立标注,然后在数据中也加入相应的标签,这样即便同一个信道中有不同的设备存在,传输数据时也会有相应的地址,直接发送到位而不会错误地发送到其它设备中。

在Wi-Fi 5设备上,由于传输数据要占用一条信道,因此设备会采纳一种名为CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)机制,简单来说就是传输前先查询一下相应的信道是否有其他设备在使用,如果有那就标注为忙碌,等到信道空闲时才会使用。这种传输方式虽然简单,但是信道利用率并不高,使用同一信道的设备越多,网络堵塞的情况就会越严峻。

Wi-Fi 6设备若需要通过Wi-Fi联盟认证,必须采纳WPA 3安全协议,安全性更高。WPA 3是2018年初,Wi-Fi联盟公布的新一代Wi-Fi加密协议,它是目前广泛使用的WPA 2协议的升级版本,安全性进一步提升,可以更好的阻止强力攻击、暴力破解等

另外,Wi-Fi 6采纳是目前为止更高阶的调制编码方案1024-QAM,Wi-Fi 5则用的是256-QAM。从数据角度来看,Wi-Fi 6单条空间流80M带宽的关联速率从433Mbps提升到了600.4Mbps,理论最大关联速率从6.9Gbps提升到9.6Gbps左右。简单说,Wi-Fi 6的数据承载能力将提高30%左右。

Wi-Fi 6蓄势待发

众所周知,在互联网时代之下,技术更新换代,除了5G的大行其道之外,作为新一代的Wi-Fi标准,Wi-Fi 6受到了市场以及业界的青睐。事实上,从近年来各大行业巨头开始布局支持Wi-Fi 6的产品就可以看出,它将是大势所趋。

2019年,三星Galaxy S10系列和iPhone 11领先应用Wi-Fi 6技术;在今年2月小米10新品公布会上,雷军公布了首款支持Wi-Fi 6技术的小米路由器;紧随其后,华为也线上公布了支持Wi-Fi 6的路由器。沉寂多时的Wi-Fi 6技术再次引起关注,网络热搜指数快速提升。

同时,在目前疫情防控环境下,开始启用AI口罩识别系统、大数据门禁治理系统,以及服务机器人设备,这些新设备、新技术的快速添加,意味着无线局域网面临着为数众多的全新挑战,让Wi-Fi升级变成了重点需求。并且从长远来看,无论未来长时间内的智能化演进、IoT体系并发联接,还是高清实时化远程办公,这些都会让Wi-Fi 6成为新时代中不可或缺的角色。

据Intel预测,到2022年,市面上将有56%的产品支持Wi-Fi 6,估计到2023年,企业网络互联标准会从Wi-Fi 5前进至Wi-Fi 6。根据IDC机构数据,Wi-Fi 6或将在我国市场规模达到将近2亿美元,尽管2019年公布Wi-Fi 6产品的厂商数量不足10位,但今年这一数字或将得到迅速的增长。

需要注意的是,尽管Wi-Fi 6受到较多的瞩目,但其应用进程还在摸索之中,即由于技术手段不够成熟,相关产品还未接受用户的体验测试,整体来说其渗透率较低,还不适合直接替代Wi-Fi 5上阵使用。

但今后的一段时间内,随着相应终端的产能出货量的提高,生产成本或将有所拉低,利于加快Wi-Fi 6普及的进程,进而在一定程度上刺激相关网通厂商的换机欲望。华为公司预测,企业级市场中,2019年支持Wi-Fi 6芯片出货量占总出货量10%,到2023年将达到90%左右。

预测,2020年Wi-Fi 6的终端装置出货量将高达16亿,主要来自于AP与智能手机。终端出货量将带动Wi-Fi 6通信芯片出货量的暴涨,业内预估具备Wi-Fi 6标准的芯片,全球出货量将由2019年的约3亿套,快速成长到2022年超越20亿套,市场规模大幅超越5G基带芯片出货的规模。2020年可能将会是Wi-Fi 6高速增长的元年。

Wi-Fi 6在支持VR、AR、8K超高清视频、多媒体和桌面云的同时,也相当大程度的支持当今数字化转型所涉及到的新兴应用负载等技术,如AI、大数据、边缘计算等,更值得一提的是显著提升物联网的支持效率,实现更多的物联。Wi-Fi 6在上市后得到广泛的关注并逐渐在各大项目中实施部署,有望推动Wi-Fi在智能手机、路由器、VR/AR以及汽车等领域的广泛应用。



关键词: Wi-Fi 6

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