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  • WIFI原理,WIFI6各介绍 2020-11-23

    千次阅读 2020-11-23 10:38:30
    Wi-Fi(发音:/ˈwaɪfaɪ/[1][2][3],“wireless fidelity”的缩写),又称“无线热点”或“无线网络”,是Wi-Fi联盟的商标,一个基于IEEE 802.11标准的无线局域网技术。“Wi-Fi”常被写成“WiFi”或“Wifi”,但是...

     

    Wi-Fi(发音: /ˈwaɪfaɪ/[1][2][3],“wireless fidelity”的缩写),又称“无线热点”或“无线网络”,是Wi-Fi联盟的商标,一个基于IEEE 802.11标准的无线局域网技术。“Wi-Fi”常被写成“WiFi”或“Wifi”,但是这些写法并没有被Wi-Fi联盟认可。

    Wi-Fi产品经由Wi-Fi联盟的一家独立授权测试实验室进行严格测试,产品成功通过测试后,授予制造商或销售商使用Wi-Fi标志、Wi-Fi CERTIFIED标志和相关商标,Wi-Fi联盟使用术语“Wi-Fi CERTIFIED”来称呼这类通过认证的产品。认证(Certification)意味着产品与在相同频段内运行的其他Wi-Fi CERTIFIED设备具有互操作性。 [4]

     

    目录

    由来[编辑]

    Wi-Fi这个术语经常被误以为是指无线保真(Wireless Fidelity)[5],类似历史悠久的音频设备分类:长期高保真(1930年开始采用)或Hi-Fi(1950年开始采用)。即便是Wi-Fi联盟本身也经常在新闻稿和文件中使用“Wireless Fidelity”这个词,Wi-Fi还出现在ITAA的一个论文中。事实上,Wi-Fi一词是没有任何意义,也没有全写的。[5]

    1999年,几家富有远见的公司联合起来组成了一个全球性非营利性协会——无线以太网兼容性联盟(Wireless Ethernet Compatibility Alliance, WECA),其目标是使用一种新的无线网络技术,无论品牌如何,都能带来最佳的用户体验。在2000年,该小组采用术语“Wi-Fi”作为其技术工作的专有名称,并宣布了正式名称:Wi-Fi Alliance。 [6]

    历史[编辑]

    1971年

    • 夏威夷大学创建了无线分组数据网络ALOHAnet,该网络以UHF(超高频)无线电波运行。 [7] [8] [9]

    1985年

    1988年

    • NCR开始基于直接序列扩频的WLAN产品开发。 [8]

    1990年

    • 成立IEEE 802.11工作组。 [8]
    • NCR发布915 MHz的WaveLAN,提供2 Mbps速率。 [8] [10]

    1991年

    1993年

    • AT&T发布2.4 GHz的WaveLAN,提供2 Mbps速率。 [8]
    • IEEE 802.11从NCR,Symbol Technologies和Xircom的提案中选择了MAC协议的基础。 [8]
    • AT&T在卡内基梅隆大学完成了WaveLAN的首次大规模安装。 [10] [11]

    1994年

    • 国家科学基金会资助,卡内基梅隆大学的Alex Hills博士于1993年构思的无线研究计划“Wireless Andrew”开始实施,最初覆盖了校园内的7座建筑物, 后来扩展到了校园中所有的学术和行政大楼。 [10] [11]

    1995年

    • Wayport首次部署“热点(hotspots)”。 [8]

    1997年

    • IEEE 802.11标准的第一个版本IEEE 802.11-1997发布,提供最高2 Mbps的链接速度。 [9] [10] [12]

    1999年

    • 六家技术公司成立了无线以太网兼容性联盟(WECA),致力于通用兼容性和优质用户体验。 [7] [9] [12] [13]

    1999年-2000年

    • IEEE 802.11的第一个修订版IEEE 802.11-1999于1999年8月10日发布,并成为ISO标准ISO/IEC 8802–11:1999。[8]两个修正案IEEE 802.11a-1999于1999年12月30日正式发布,IEEE 802.11b-1999于2000年1月20日发布。[14]802.11b在2.4GHz频段上提供最高11 Mbps的链接速度,获取了市场成功。802.11a将正交频分复用(OFDM)引入802.11,使用5GHz频段提供最高54 Mbps的速率,但由于工作频段不同,新设备想要利用802.11a提供的高速率又要与庞大的802.11b设备基础保持向后兼容性会增加成本,且在1999年-2000年期间,美国非军事使用的5 GHz频段仅限于部分信道,故而802.11a未能流行开来。 [9] [12]

    2000年

    • 无线以太网兼容性联盟(WECA)更名Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance,缩写WFA),并引入术语“Wi-Fi”。第一款Wi-Fi CERTIFIED产品发布。 [7] [13]

    2003年

    • IEEE 802.11g-2003修正案发布,将正交频分复用(OFDM)应用到2.4GHz频段上,提供最高54 Mbps的速率,并与802.11b保持向后兼容性和互操作性,802.11g在市场上获取了成功。Broadcom在IEEE 802.11g修正案发布之前发布了基于802.11g标准草案的芯片,为后来行业参与者基于标准草案抢先发布产品进入市场的行为开创了先例。 [7] [12]
    • 世界无线电大会在5GHz频段为无线接入系统分配了额外的455 MHz频谱。 [7] [8]
    • 为应对Wi-Fi网络暴露出来的安全性问题,Wi-Fi联盟基于IEEE 802.11i标准草案推出Wi-Fi Protected Access(WPA)认证作为过渡。 [12] [15]

    2004年

    • IEEE 802.11i-2004修正案发布,Wi-Fi联盟开启Wi-Fi CERTIFIED WPA2认证以增强Wi-Fi安全性。 [12] [13] [15]
    • Wi-Fi联盟基于IEEE 802.11e标准草案推出Wi-Fi CERTIFIED WMM认证,在Wi‑Fi网络中增加了服务质量(QoS)功能。 [12] [16]

    2005年

    • IEEE 802.11e-2005修正案发布,为802.11带了服务质量(QoS)增强功能,Wi-Fi联盟推出Wi-Fi CERTIFIED WMM-Power Save认证,用以改善移动设备的电池寿命并提高通过Wi-Fi网络传输语音调用的效率。 [12] [16]
    • “Wi-Fi”被韦氏大学词典(Merriam-Webster's Collegiate Dictionary)收录。 [9] [13]

    2007年

    • 鉴于2005年至2006年期间市场参与者抢先推出所谓“pre-n”或“draft-n”产品,IEEE采取非常规措施将2007年初形成的IEEE 802.11n草案D2.0公开发布,Wi-Fi联盟基于草案D2.0在2007年6月开启Wi-Fi CERTIFIED 802.11n draft 2.0认证计划,以确保在802.11n标准获批之前发布的产品具有互操作性。 [7] [12] [13] [17] [18]

    2009年

    • IEEE 802.11n-2009修正案发布,为802.11引入MIMO技术,该技术允许更多的天线创建更多的数据流,最大传输速率可达600 Mbps。 Wi-Fi联盟开启Wi-Fi CERTIFIED n认证计划,更新了Wi-Fi CERTIFIED n标志,以Wi-Fi CERTIFIED标志左边字母的变化表明与802.11 a/b/g产品的向后兼容性。 [9] [12] [13] [18] [19]

    2013年

    • Wi-Fi CERTIFIED ac认证打破了千兆速率屏障。 [9] [13]

    2018年

    • Wi-Fi联盟引入Wi-Fi 6,Wi-Fi 5和Wi-Fi 4行业命名。 WPA3继续Wi-Fi安全演进。 [13] [15]

    2019年

    • Wi-Fi CERTIFIED 6开创了Wi-Fi新时代。 [9] [13]

    世代[编辑]

    参见:Wi-Fi联盟 § 认证项目

    Wi-Fi以IEEE 802.11为标准,Wi-Fi联盟在2018年发起“Generational Wi-Fi”营销项目,基于主要的Wi-Fi技术(PHY)版本,引入了更容易让消费者了解的“Wi-Fi世代名称”(Wi-Fi generation names),格式为“Wi-Fi”后跟一个整数,并鼓励采用世代名称作为行业术语。世代名称不影响以前的认证程序名称,对于以前的认证程序(例如Wi-Fi CERTIFIED ac或更早的程序),继续使用原始认证程序名称。Wi-Fi联盟没有为Wi-Fi 4之前的Wi-Fi世代分配新名称。 [20] [21] [22]

    • 第二代,以IEEE 802.11b为准,工作频段为2.4GHz,最高速率半双工11 Mbit/s,认证项目为“Wi-Fi CERTIFIED b”。 [23]
    • 第三代,以IEEE 802.11a为准,工作频段为5GHz,最高速率54 Mbit/s,认证项目为“Wi-Fi CERTIFIED a”。基于IEEE 802.11g,2.4GHz工作频段,最高速率半双工54 Mbit/s,认证项目为“Wi-Fi CERTIFIED g”。 [23]
    • 第四代,以IEEE 802.11n为准,世代名称为“Wi-Fi 4”,信道宽度20MHz、40MHz,工作频段为2.4GHz和5GHz,最高4条空间流,最大副载波调制64-QAM,最高速率半双工600 Mbit/s,认证项目为“Wi-Fi CERTIFIED n”。 [23] [24]
    • 第五代,以IEEE 802.11ac为准,世代名称为“Wi-Fi 5”,信道宽度20MHz、工作频段为40MHz、80MHz、80+ 80MHz、160MHz、5GHz,最高8条空间流,最大副载波调制256-QAM,最高速率半双工6.9 Gbit/s,认证项目为“Wi-Fi CERTIFIED ac”。 [23] [25]
    • 第六代,以IEEE 802.11ax为准,世代名称为“Wi-Fi 6”,信道宽度20MHz、工作频段为40MHz、80MHz、80+ 80MHz、160MHz、2.4GHz和5GHz,最高8条空间流,最大副载波调制1024-QAM,最高速率半双工[26][27]9.6 Gbit/s,认证项目为“Wi-Fi CERTIFIED 6”。 [28] [29]

    与IEEE 802.11区别[编辑]

    参见:IEEE_802.11 § 现行标准

    Wi-Fi与IEEE 802.11常常被混淆,两者的区别可以概述为IEEE 802.11是一种无线局域网标准,而Wi-Fi是IEEE 802.11标准的一种实现。IEEE 802.11标准中制定了多个物理层(PHY)规范,产品实现除了Wi-Fi,还有WiGig,WiGig联盟并入Wi-Fi联盟后[30],被定义为Wi-Fi的扩展推出了Wi-Fi CERTIFIED WiGig认证项目[31]。在这两类范围以外还有两个区别明显的的物理层规范TVHT PHY和S1G PHY,工作在1 GHz以下频段。市场上有出自于TVHT PHY的“Super Wi-Fi”,工作在电视空白频段。Wi-Fi联盟曾就此发表声明,由于其无法与Wi-Fi设备互操作,不鼓励使用诸如“Super Wi-Fi”之类易于混淆的名称,也还没有工作于电视空白频段的Wi-Fi技术 [32]

    用途[编辑]

    网络连接[编辑]

    • 具Wi-Fi功能的设备:如个人电脑,游戏机,智能手机或数字音频播放器可以从范围内的无线网络连接到网络。一个或多个(互联)接入点–称之为热点 - 可以组成一个面积由几间房间到数平方英里范围的上网空间,覆盖的面积大小可能取决于接入点的重叠范围。Wi-Fi技术已被用于无线网状网络,例如,在伦敦、英国,除了家里和办公室使用外,Wi-Fi无线网络还可以提供免费使用的公开热点和各种商业服务。
    • 组织和企业:例如机场、饭店、餐厅等经常提供来访者免费热点,以吸引或协助客户。商家会依爱好者希望提供服务,有时也为在某些领域推销企业而提供免费的Wi-Fi站点。目前在中国大陆和台湾,许多大型饭店和商场的内部,都会提供免费Wi-Fi热点供来访者使用互联网,一些城市或区域如北京市海淀区还提供了区域性的政府免费无线网“海淀区免费无线网络”[1]。截至2008年为止,Wi-Fi的(Muni-Fi)的项目已超过300个城市参与。2010年捷克共和国已有1150家Wi-Fi网络服务供应商。
    • 路由器,结合了调制解调器和Wi-Fi接入点,通常设置在家里房间、饭店客房或其他场所,可以提供互联网连接以及和互联网络的所有设备连接(无线或有线)。但因为家用无线路由器的功率较小,所以其信号覆盖范围、信号强度也较小。随着MiFi和WiBro(携带式Wi-Fi路由器)的出现,可以很容易地创建自己的Wi-Fi热点,透过电信网络连接到网络。现在,许多移动电话(智能手机)也可充当小型无线路由器,供周围的设备连接互联网。
    • 也可以使用ad-hoc模式,不经路由器而是客户端直接连接到另一个客户端的Wi-Fi设备。Wi-Fi无线覆盖范围,也包含了浴室、厨房和花园等地,使网络无所不在。

    城市Wi-Fi覆盖[编辑]

    户外Wi-Fi热点

    户外Wi-Fi热点

    主条目:无线城市

    21世纪初期,世界各地的许多城市都宣布计划构建全市Wi-Fi网络。但这比最初发起人设想的更为困难,结果这些项目大多被取消或无限期搁置。但是有几个是成功的,例如在2005年,美国加州森尼维尔成为在美国的第一个提供全市免费Wi-Fi的城市。2010年5月,伦敦市长鲍里斯·约翰逊承诺到2012年伦敦Wi-Fi普及,几个自治市镇包括威斯敏斯特伊斯灵顿已经有了广泛的Wi-Fi覆盖。全球已建和建造中的Wi-Fi城市已经超过500个,其中覆盖率最高者为台北市,其已达到全市已有4000个无线接入点(AP, Access Point),未来将至10,000个,覆盖率达到90%,全球主要的大都市的重要公共场所多已有Wi-Fi技术,如上海台北香港新加坡汉堡巴黎华盛顿伦敦纽约等。

    校园Wi-Fi覆盖[编辑]

    卡内基美隆大学于1994年在其匹兹堡校区创建世界上第一个无线网络,比起源于1999年的Wi-Fi品牌还要早[33]。2000年,费城德雷克塞尔大学创造了历史,成为美国第一个提供全校园无线网络覆盖的主要大学。现在大多数校园已设置无线网络。

    台湾的许多大学图书馆内,也设有免费Wi-Fi热点,提供学生使用。

    中国大陆,各大高等院校以及许多中学校园内覆盖有免费或收费的教育网校园Wi-Fi,以及电信营运商架设的收费校园热点(中国电信:ChinaNet,中国移动:CMCC,中国联通:ChinaUnicom)。

    香港各大专院校各自提供该校专门的Wi-Fi供学生使用,多数需要以学生个人编号和密码来登录。

    另外,全世界许多科研和教育机构都提供教育网漫游服务eduroam,加入该联盟的机构成员可使用本机构的账号,在各联盟单位内实现无线网络访问的无障碍漫游。

    电脑对电脑直接通信[编辑]

    Wi-Fi无线通信也可以不需通过接入点,直接从一台电脑传出到另一台。这就是所谓Ad-hoc模式的Wi-Fi传输。这种无线ad-hoc网络模式受到掌上游戏机(如任天堂3DS游戏机)、数字相机和其它消费性电子设备的欢迎。Wi-Fi联盟推动一个新的安全方法规范,称为Wi-Fi Direct,直接进行文件传输和媒体共享。

    优势和挑战[编辑]

    商业优势[编辑]

    Wi-Fi部署区网(LAN)可让客户端设备无需使用电线,降低网络部署和扩展的成本。许多空间不能架设电缆,如户外区和历史建筑,可运用无线区网来改善。

    现在大多数笔记本电脑制造商已经内置无线网络设备。Wi-Fi的价位持续下跌,使之渐渐普及,已成为企业普遍的基础设施。

    根据Wi-Fi联盟指定,“Wi-Fi认证”是向后兼容的。它指定一套全球统一标准:不同于移动电话,任何Wi – Fi标准设备将在世界上任何地方正确运行。

    Wi-Fi已在22万个以上公开热点和几千万户家庭、公司及世界各地的大学校园中使用。2010年,Wi-Fi保护访问加密(WPA2)被认定安全,能让用户使用强大的密码。新协议的Wi-Fi Multimedia(WMM)说明Wi-Fi更适合于延迟敏感型应用(如语音和视频),此外,WMM的省电机制能提高电池效率。

    限制[编辑]

    参见:WLAN信道列表

    Wi-Fi在全球各地的频率分配和操作限制并不相同。台湾、美国所用的标准在2.4 GHz频带有11个频道,而在欧洲大部分地区有另外的2个频道,即13个频道(1-11 v.s 1-13),日本还要追加一个(1-14)。这造成混乱现象:一个Wi-Fi信号在2.4 GHz频段实际上占用五个频道,两个频道编号之差大于5的频道,如2和7,不会发生频道重叠,因此在美国只有3个非重叠频道:1、6、11。在欧洲有三个或四个非重叠频道:1、6、13或1、5、9、13。Effective Isotropic Radiated Power(EIRP)在欧盟被限制为20 dBm的(100mW)。

    传递的距离[编辑]

    传输速度和移动性:Wi-Fi, HSPAUMTSGSM

    Wi-Fi网络范围有限。一个使用802.11b或802.11g的典型无线路由器和天线,802.11n可到达超过这个范围两倍的距离,范围随频率的波段调整。Wi-Fi在2.4 GHz的频率区段范围比5 GHz的频率区段稍微好些。

    通过使用定向天线,室外覆盖范围可提高数公里或以上。在一般情况下一个Wi-Fi设备的最高功率传输是受限于地方法规,如美国FCC第15条。

    为达到无线区网的应用要求,和其他设备相比Wi-Fi显得相当耗电。其他技术如蓝牙(可支持无线PAN应用)提供了一个较小的传播范围(小于十米),因此耗电量较低。其他低耗电技术,如ZigBee的有相当长的范围,但传输速率却很低。Wi-Fi的高耗电特性使得电池寿命的问题渐受重视。

    研究人员已经开发出“不须新线”的技术,试图弥补Wi-Fi室内范围不足的问题。安装新的电线(如cat-5)不具成本效益,ITU-T G.hn标准的高速局域网使用现有的家庭线路(同轴电缆,电话线和电源线)来达成。虽然G.hn不具备一些Wi-Fi优势(如可移动性或户外使用),它的设计应用(如IPTV分配)仍在室内范围发挥功能。

    典型Wi-Fi的频率由于电波传播的复杂性,特别是树和建筑物影响信号的反射,只能大约测出Wi-Fi有关地区的发射器的信号强度。但这不包括远距离Wi-Fi,因为远距离Wi-Fi是使用塔台或高建筑顶上的天线所架设的。

    基本上,Wi-Fi的实际应用范围非常有限,例如;仓库中或零售空间的盘点机、结账条码阅读器、收发台。市面上的无线路由器最低覆盖率可达80平方米,苹果公司AirPort技术更可达100-140平方米。

    技术简述[编辑]

     

    一个无线路由器

    无线路由器内部

    网络成员和结构[编辑]

    • 站点(Station),网络最基本的组成部分。
    • 基本服务单元(Basic Service Set,BSS)。网络最基本的服务单元。最简单的服务单元可以只由两个站点组成。站点可动态连结(associate)到基本服务单元中。
    • 分配系统(Distribution System,DS)。分配系统用于连结不同的基本服务单元。逻辑上,分配系统使用的介质(Medium)和基本服务单元使用的介质完全不同,尽管物理上它们可能会是同一个介质,例如同一个无线频段。
    • 接入点(Access Point,AP)。接入点即有普通站点的身份,又有连接到分配系统的功能。
    • 扩展服务单元(Extended Service Set,ESS)。由分配系统和基本服务单元组合而成。这种组合是逻辑上,并非物理上。不同的基本服务单元物有可能在地理位置相去甚远。分配系统也可以使用各种各样的技术。
    • 关口(Portal)。也是一个逻辑成分,用于将无线局域网和有线局域网或其它网络联系起来。

    这里有3种介质,站点使用的无线介质,分配系统使用的介质,以及和无线局域网集成一起的其它局域网使用的介质。物理上它们可能互相重叠。IEEE 802.11只负责在站点使用的无线的介质上的寻址(Addressing)。分配系统和其它局域网的寻址不属无线局域网的范围。

    IEEE802.11没有具体定义分配系统,只是定义了分配系统应该提供的服务(Service)。整个无线局域网定义了9种服务:

    • 5种服务属于分配系统的任务,分别为,连接(Association)、结束连接(Diassociation)、分配(Distribution)、集成(Integration)、再连接(Reassociation)。
    • 4种服务属于站点的任务,分别为,鉴权(Authentication)、结束鉴权(Deauthentication)、隐私(Privacy)、MAC数据传输(MSDU delivery)。

    运作原理[编辑]

    Wi-Fi的设置至少需要一个接入点(Access Point,AP)和一个或一个以上的客户端用户(client)。无线AP每100ms都会将SSID(Service Set Identifier)经由beacons(信号台)数据包广播一次,beacons数据包的传输速率是1 Mbit/s,并且长度相当的短,所以这个广播动作对网络性能的影响不大。因此Wi-Fi规定其最低传输速率为1 Mbit/s,以确保所有的Wi-Fi client端都能收到这个SSID广播数据包,client可以借此决定是否要和这一个SSID的AP连线。用户可以设置要连线到哪一个SSID。Wi-Fi系统开放对客户端的连接并支持漫游,这就是Wi-Fi的好处。但亦意味着,一个无线适配器有可能在性能上优于其他的适配器。由于Wi-Fi通过空气传送信号,所以和非交换以太网路有相同的特点。

    近两年,出现一种WIFI over cable的新方案。此方案属于EOC(ethernet over cable)中的一种技术。通过将2.4G wifi射频降频后在cable中传输。此种方案已经在中国小范围内测试商用。

    读音争议[编辑]

    2012年11月6日,《山东商报》引用山东外事翻译职业学院商务英语教研室主任温颜的说法称:“Wi-Fi的发音从语法角度来说,应该为‘微费’,因为“这个词是由‘wireless’(无线电)和‘fidelity’(保真度)这两个英语单词组成,但是发音又不能按照这个词的发音来,因为‘Wi-Fi’是一个合成词,应该按照一个单词的语法来发音。这个词中有两个元音字母‘i’,所以应该发短音,故从语法角度讲,发音应是‘微费’”。这种说法一时在中国大陆网络上引起了很大争议,有网友引用牛津字典中的/ˈwaɪ faɪ/音标和美剧《生活大爆炸》的相关片段来质疑。但也有网友称法国小罗伯特词典(Le Petit Robert)中Wi-Fi一词法语发音的音标是/wifi/[34],发音接近汉语的“微费”[35]

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  • WiFi6技术介绍

    万次阅读 多人点赞 2020-04-26 15:15:42
    移动互联网时代,“WiFi”和“4G”一直是两个并存的名词——4G网络在室外给我们提供高速流量,WiFi则在室内给我们提供了真正的不用操心的“无限流量”。可以说生活在当下的我们,这两样东西一个不但都离不了且一刻也...

    转载于:https://www.sohu.com/a/332514107_100128024,感谢!

    移动互联网时代,“WiFi”和“4G”一直是两个并存的名词——4G网络在室外给我们提供高速流量,WiFi则在室内给我们提供了真正的不用操心的“无限流量”。可以说生活在当下的我们,这两样东西一个不但都离不了且一刻也离不开。想想看如果你的手机断了网,你的焦虑症恐怕就上来了。

    关于“4G”和“5G”网络知识大家之前看到颇多了,下边我要介绍下“WiFi”这个我们熟悉又陌生的网络词汇。

    一、WiFi6的前世今生

    2018年10月3日,Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)将基于802.11ax标准的WiFi正式纳入正规军,成为第六代WiFi技术。借着这个机会,联盟又将WiFi规格重新命名,之前标准802.11n改名WiFi 4,标准802.11ac改名WiFi 5,新标准802.11ax改名WiFi 6。

    顺便还做出了WiFi456的图标,消费者们今后就不用看着一长串数字不知所措。只用看产品上的“WiFi6”标识就可以知道这是支持最新标准的产品了。

    这样一些价格便宜却仍在使用旧规范的路由器等产品就会被消费者第一时间认出。这就有助于WiFi6标准的产品在市场中迅速普及。

    二、相比WiFi5,WiFi6到底好在哪里?

    1、WiFi6同时支持2.4GHz和5GHz频段

    我们现在的手机和路由器上最广泛使用的是WiFi5技术。WiFi5技术即是802.11ac 诞生于2013年。最初版本(Wave 1)凭借80MHz频宽,将WiFi单流带宽提升至433Mbps。2016年第二版(Wave 2)将频宽再次翻倍到160MHz。(目前支持的设备并不多)

    不过WiFi5只支持5G频段。而5G频段因为穿透力差,在信号覆盖较弱。技术上无法完全取代支持2.4G的WiFi4。所以

    目前的主流家用无线路由器都是同时支持和 WiFi 4和WiFi 5。

    ▲5GWiFi速度快但信号覆盖弱,2.4G网速慢,易受干扰但信号覆盖好

    而相比WiFi5,WiFi6同样支持20/40/80/80+80/160MHz频带。而且支持2.4GHz和5GHz频段

    2、WiFi6理论吞吐量最高可达9.6Gbps

    从调制上看WiFi 5是256-QAM,WiFi-6是1024-QAM,前者的数据流最大支持4个,后者则最大支持8个,因此WiFi 5的理论吞吐量可以做到3.5Gbps,而WiFi 6则可以做到惊人的9.6Gbps。WiFi6的带宽比WiFi5大了数倍。

    3、支持完整版的MU-MIMO

    2016年第二版(Wave 2)WiFi5还引入了MU-MIMO(多用户多进多出)的概念,相较于SU-MIMO(单用户多进多出)。它能更大限度的利用路由器的无线流量。

    原来路由器是可有支持 4×4 MU-MIMO ——你可以把它想象成4条天线同时对设备发送数据。但大多数的移动设备(想手机和笔记本)由于体积的原因通常都只设计了一或两条接收天线(2×2 MIMO Wi-Fi)。所以在SU-MIMO模式下,只能同时给一个设备传送数据。路由器和设备间的传输会造成信道的浪费。

    这个功能也成为了市面上WiFi5规格的高端路由器的一大卖点。4*4天线的路由器同时可以传输2×2的笔记本电脑、1×1的手机A和1×1的手机B。看上去很美好的一个功能。

    但WiFi5中的MU-MIMO功能天生不足:设备需要连接在同一5G频段下,要全部支持MU-MIMO功能。且设备数量要刚刚好才能触发这个功能。(WiFi 5下的MU-MIMO实际容量也就2到3个终端,说实话,在两到三个终端的情况下网络本身不会拥堵到哪里去……)最重要的一点是WiFi5下的MU-MIMO功能只支持数据下行,上传数据时还是走得SU-MIMO。所以这个看被商家们吹到天上的功能,实际是一个不值得用户买单的鸡肋功能。

    而WiFi6给我们带来了完整版的MU-MIMO功能——至少它支持数据上行和下行。相比于WiFi中最大的4×4 MU-MIMO规格,WiFi6拥有了8×8 MU-MIMO——最多可以同时支持向8个终端传输数据。如此一来适用的场景便多了许多,这个MU-MIMO才到了真正能用的地步。

    4、WiFi6真正厉害的——OFDMA技术

    长久以来,WiFi一直采用OFDM作为核心传输方案。而WiFi6在在OFDM的基础上加入多址(即多用户)技术,从而演进成OFDMA。实际上OFDMA将帧结构重新设计,细分成若干资源单元,为多个用户服务。

    以20MHz信道为例,在OFDM方案(即11n/ac)里每一帧由52个数据子载波组成,但由于这一帧只为一个终端服务。传输的数据包过小时(像聊天记录)。空载的子载波也无法分配给其他终端。

    而在OFDMA方案(即11ax)里每一帧由234个数据子载波组成,每26个子载波定义为一个RU(Resource Unit,资源单元),每个RU可以为一个终端服务,简单除一下,每一帧就可以被分成9份,最多可以同时为9个用户服务。

    用卡车来货来解释这个技术最方便直观了。OFDM方案是为每一个客户发一次货车。不管货物多少,来一单发一趟,这样不免就有货车空载的现象。而OFDMA方案会将多个订单合在一起发货,让卡车尽量满载上路,使得运输效率大大提升。

    不但如此,WiFi6下OFDMA和MU-MIMO的效果可以叠加。两者呈现出一种互补关系,OFDMA适用于小数据包的并行传输提高信道利用率和传输效率。而MU-MIMO则适用于大数据包的并行传输,提高单用户的有效带宽,同样能减少时延。

    不过坏消息是,两种方案都需要WiFi设备的支持。只有同一信道下的所有终端都支持WiFi6的情况下,并行传输运行状态才是完美的,否则效果会严重打折。

    5、TWT机制让慢速设备不再长时间占用带宽

    以上几项技术为WiFi6的高性能铺平了道路,但随着智能家居的逐步推广。我们的路由器连接往往不仅有像手机,笔记本电脑这样对网络需求比较高的终端。也有各种对带宽要求不高的智能家居设备。但是这些设备也是需要持续和路由器保持连接。一定程度上也会影响我们的网络状态。特别是当他们进行传输数据的时候,一定程度上也会拖慢网络的响应速度,为此WiFi6加入了TWT机制(Target Wake Time)。

    TWT机制是专门针对类似智能家居这样的低速设备而设置的。例如配置2.4GHz频段、20MHz频带的WiFi设备。路由器会自动生成一个数据交换用的唤醒时间,在网络数据传输不高的时段去依次唤醒这些低速设备进行数据交换。(比如下载最新数据库,上传生成数据等操作)这样就可以有效避免网络拥堵。这也是一种优化网络带宽利用率的技术手段。

    看了以上的功能,你大概可以了解WiFi6相较于WiFi5的优势了。他们每一项的提高都给给我们带来一些体验上的优化。当这些项叠加在一起时,就能很明显的提升我们的使用体验了。

    5G时代来了,WiFi6到底还有什么用?

    实际上室内和室外的使用场景完全不同。笔者曾经在室内测试手机的4G网络速度,得出的结果令人吃惊:

    在传输旁边有100Mbps的4G网络,在室内的速度只有不到10Mbps。而5G网络更高的C-Band和毫米波段上部署。这也就意味着5G信号相对于4G的“穿墙”能力更弱一些。从这点来看,在室内用WiFi6来弥补5G信号的覆盖问题,将是一个非常好的互补方案。

    同时5G时代物联网将极大发展,“万物互联”是5G的最终目标。然而从数据上看,5G的最大连接大约是100万/平方公里。在某些城市的中心地带,这样的连接数恐怕还无法做到连接所有设备。这时WiFi6就可以做为物联网的有益补充。

    另外在比如在大型体育馆、火车站或者大电子教室等大型室内场景中,WiFi6也可以很好满足多人多设备同时上网的需求。今后很可能出现5G主室外,WiFi6主室内的情况。WiFi6将作为5G网络的有益补充长期存在下去。

    和5G网络一样,WiFi6目前也只是在普及阶段。目前支持WiFi6的路由器价格都高达数千。而支持WiFi6的终端设备,目前也仅限于几款旗舰级手机和笔记本电脑上。要实现我们上文中的WiFi6的功能,必须要网络中所有的设备都支持WiFi6才能达到。所以目前我们没有必要刻意追求WiFi6网络。如果你现在需要买个路由器,我建议你还是入手一个数百元的WiFi5路由器是最实用的。

    但我相信WiFi 6取代WiFi 5的时间可能会比大家想象的更短。随着WiFi6设备的价格越来越低,用户手中WiFi6设备会越来越普及。WiFi6的这些功能将在现实的场景中一一实现。WiFi6也将和5G一起努力为用户们打造更好的网络体验。

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  • wifi6 技术

    千次阅读 2020-10-22 16:11:36
    Wi-Fi 6(原称:802.11.ax)即第六无线网络技术,是Wi-Fi标准的名称。是Wi-Fi联盟创建于IEEE 802.11标准的无线局域网技术。Wi-Fi 6将允许与多达8个设备通信,最高速率可达9.6Gbps。 发展历史编辑 2019年9月16日,...

    主要摘自百度

    Wi-Fi 6(原称:802.11.ax)即第六代无线网络技术,是Wi-Fi标准的名称。是Wi-Fi联盟创建于IEEE 802.11标准的无线局域网技术。Wi-Fi 6将允许与多达8个设备通信,最高速率可达9.6Gbps。

    发展历史编辑

    2019年9月16日,Wi-Fi联盟宣布启动Wi-Fi 6认证计划,该计划旨在使采用下一代802.11ax Wi-Fi无线通信技术的设备达到既定标准。Wi-Fi 6有望在2019年秋季晚些时候获得电气和电子工程师协会(IEEE)的批准。 [3]

    功能特点编辑

    Wi-Fi 6主要使用了OFDMA、MU-MIMO等技术,MU-MIMO(多用户多入多出)技术允许路由器同时与多个设备通信,而不是依次进行通信。MU-MIMO允许路由器一次与四个设备通信,Wi-Fi 6将允许与多达8个设备通信。Wi-Fi 6还利用其他技术,如OFDMA(正交频分多址)和发射波束成形,两者的作用分别提高效率和网络容量。Wi-Fi 6最高速率可达9.6Gbps。 [1]
    Wi-Fi 6中的一项新技术允许设备规划与路由器的通信,减少了保持天线通电以传输和搜索信号所需的时间,这就意味着减少电池消耗并改善电池续航表现。
    Wi-Fi 6设备要想获得Wi-Fi联盟的认证,则必须使用WPA3,因此一旦认证计划启动,大多数Wi-Fi 6设备都会具有更强的安全性。 [1]

    与前几代Wi-Fi的区别

    相比于前几代的WiFi技术,新一代WiFi 6主要特点在于:

    速度更快

    相比于上一代802.11ac的WiFi 5,WiFi 6最大传输速率由前者的3.5Gbps,提升到了9.6Gbps,理论速度提升了近3倍。
    频段方面WiFi 5只涉及5GHz,WiFi 6则覆盖2.4/5GHz,完整涵盖低速与高速设备。
    调制模式方面,WiFi 6支持1024-QAM,高于WiFi 5的256-QAM,数据容量更高,意味着更高的数据传输速度。 [2]
    Wi-Fi 6与前几代Wi-Fi的区别
    在这里插入图片描述

    延时更低

    WiFi 5标准即支持MU-MIMO(多用户多入多出)技术,仅支持下行,只能在下载内容时体验该技术。而WiFi 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。
    WiFi 6最多可支持的空间数据流由WiFi 5的4条提升至8条,也就是可最大支持8×8 MU-MIMO,这也是WiFi 6速率大幅提升的重要原因之一。
    WiFi 6采用了OFDMA(正交频分多址)技术,它是WiFi 5所采用的OFDM技术的演进版本,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,允许不同用户共用同一个信道,允许更多设备接入,响应时间更短,延时更低。以下是两者区别对比:
    OFDM技术与OFDMA技术的对比
    OFDM技术与OFDMA技术的对比 [2]
    此外,WiFi 6通过Long DFDM Symbol发送机制,将每个信号载波发送时间从WiFi 5的3.2μs提升到12.8μs,降低丢包率和重传率,使传输更加稳定。 [2]
    远距离或多障碍物传输时,Wi-Fi的有效覆盖范围
    远距离或多障碍物传输时,Wi-Fi的有效覆盖范围 [2]

    容量更大

    WiFi 6引入了BSS Coloring着色机制,标注接入网络的各个设备,同时对其数据也加入对应标签,传输数据时有了对应的地址,直接传输到位而不会发生混乱。
    着色机制展示
    着色机制展示 [2]
    多用户MU-MIMO技术允许电脑讯网时间多终端共享信道,使多台手机/电脑一起同时上网,再结合OFDMA技术,WiFi 6网络下的每个信道都可进行高效率数据传输,提升多用户场景下的网络体验,可以更好的满足WiFi热点区域,多用户使用,并且不容易卡顿,容量更大。
    在这里插入图片描述

    更安全

    WiFi 6(无线路由器)设备若需要通过WiFi联盟认证,必须采用WPA 3安全协议,安全性更高。
    2018年初,WiFi联盟发布新一代WiFi加密协议WPA 3,它是人们使用广泛的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。 [2]

    更省电

    WiFi 6引入了TARget Wake Time(TWT)技术,允许设备与无线路由器之间主动规划通信时间,减少无线网络天线使用及信号搜索时间,能够一定程度上减少电量消耗,提升设备续航时间。 [2]

    应用场景

    1. 承载4K/8K/VR等大宽带视频
      Wi-Fi6技术支持2.4G和5G频段共存,其中5G频段支持160MHz频宽,速率最高可达9.6Gbps的接入速率,其5G频段相对干扰较少,更适合传输视频业务,同时通过BSS着色技术、MIMO技术、动态CCA等技术降低干扰,降低丢包率,带来更好地视频体验。
    2. 承载网络游戏等低时延业务
      网络游戏类业务属于强交互类业务,在宽带、时延等方面提出了更高的要求,对于VR游戏,最好的接入方式就是Wi-Fi无线方式,Wi-Fi6的信道切片技术提供游戏的专属信道,减低时延,满足游戏类业务特别是云VR游戏业务对低时延传输质量的要求。
    3. 智慧家庭智能互联
      智慧家庭智能互联是智能家居、智能安防等业务场景的重要因素,当前家庭互联技术存在不同的局限性,Wi-Fi6技术将给智能家庭互联带来技术统一的机会,将高密度、大数量接入、低功耗优化集成在一起,同时又能与用户普遍使用的各种移动终端兼容,提供良好的互操作性。
    4. 行业应用
      Wi-Fi6作为新一代高速率、多用户、高效率的Wi-Fi技术,在行业领域中有广泛的应用前景,如产业园区、写字楼、商场、医院、机场、工厂。 [4]
      市场前景编辑
      2020年将成为Wi-Fi6发展的元年。根据 Gartner预估,Wi-Fi6到2023年的市场规模将达到52亿美元,年均复合增长率为114%,中国联通预计到2025年Wi-Fi6产品的渗透率将达到90%以上,市场规模有望达到220亿美元。 [4]

    相关品牌

    荣耀路由器3:支持WiFi 6+ [5]
    华为AX3系列路由器:支持WiFi 6+ [6]
    小米AX3600路由器:支持WiFi 6 [7]
    TP-LINK XDR6060:支持WiFi 6 [8]
    三星S10系列、NOTE系列:支持WiFi 6 [9]
    iPhone11系列:支持WiFi 6 [9]
    360WiFi6全屋路由:支持WiFi 6 [10]
    红米Redmi AX5路由器:支持WIFi6 [11]

    现实意义

    支持Wi-Fi的专家指出,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”。 [3]

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