WIFI 6有哪些新特征

WIFI 6 新特征
1024正交幅度调制（1024-QAM）
正交频分复用和正交频分多址
- 正交频分复用
- 正交频分多址
- Wi-Fi 6正交频分多址
空分流
单独的目标唤醒时间（TWT）
Wi-Fi 6的潜在应用
多用户MIMO (MU-MIMO)
空间频率复用

WIFI 6 新特征

Wi-Fi 6是Wi-Fi联盟新命名方案下802.11ax的名称，旨在使普通计算机用户更容易理解Wi-Fi世代。

WIFI世代名称	802.11标准名称
Wi-Fi 6	802.11ax
Wi-Fi 5	802.11ac
Wi-Fi 4	802.11n

WI-Fi 6使Wi-Fi网络比以往任何时候都更快，更可靠，更节能。

对于什么是Wi-Fi 6，以及它如何根据较旧的Wi-Fi标准进行改进，很容易感到困惑，尤其是在即将同时发布5G无线技术的情况下。两者都承诺对无线速度，范围和可靠性进行类似的改进，但是它们却是截然不同的技术。

空分流的数量增加到八个，增加网络范围和吞吐量；
多用户MIMO (MU-MIMO)
同时使用2.4 GHz和5 GHz频段，大大提高性能；
使用1024正交幅度调制（1024-QAM）增加新兴用例的吞吐量（Wi-Fi 5使用256-QAM）；
实施单独的目标唤醒时间（TWT），延长电池寿命，并减少Wi-Fi设备的功耗；
引入了空间重用技术，该技术将使设备可以更轻松地访问Wi-Fi网络以传输数据。

1024正交幅度调制（1024-QAM）

正弦波的三个参数

频率
相位
幅度
可以调节这三个参数，可以将信息调制到载波上，实现信息传输。

键控调相(PSK)受限于设备区分微小相位差的能力。这个因素限制了它的潜在比特率。键控调相只改变了正弦波的三个特征中的一个，实现编码。
如果我们改变两个呢？带宽限制使得键控调频(FSK)与其他特征组合，实际上毫无用处。但结合键控调幅ASK和键控调相PSK 呢？然后我们可以有 x 个相位变化和 y 个幅度变化，给我们 x * y 个可能的变化，以及每个变化的相应位数。正交幅度调制 (QAM) 正是如此。

正交幅度调制 (QAM) 是一种调制方案，用于无线数据传输。对于无线通信，QAM 是一种信号，其中两个相位相差 90 度（异相）的载波（两个正弦波）被调制，结果输出包括幅度和相位变化。这些变化构成了传输的二进制位的信息。
通过改变这些正弦波的相位和幅度，无线电工程师可以构建每赫兹传输更高比特数（每个信号的信息）的信号。旨在最大化频谱效率的系统，非常关心比特/赫兹效率。因此，总是采用技术来构建更密集的 QAM 星座以提高数据速率。简而言之，更高的 QAM 级别会增加无线设备的吞吐量能力。

正交幅度调制 (QAM) 使用幅移键控 (ASK) 数字调制方案或幅度调制 (AM) 模拟调制方案，通过改变（调制）两个载波的幅度来传送两个模拟消息信号，或两个数字比特流。相同频率的两个载波彼此相差 90°，这种情况称为正交或正交。传输的信号是通过将两个载波相加而产生的。在接收器，这两个波可以相干分离（解调），因为它们具有正交性。另一个关键特性是，与载波频率相比，调制是低频/低带宽波形，这被称为窄带假设。

相位调制（模拟PM）和相移键控（数字PSK）可以看作是QAM的一种特例，其中传输信号的幅度是一个常数，但它的相位是变化的。这也可以扩展到频率调制 (FM) 和频移键控 (FSK)，因为它们可以被视为相位调制的特例。

QAM 的可能变化有很多。理论上，任何可测量数量的幅度变化都可以与任何可测量数量的相位变化相结合。

4-QAM 1个幅度，4个不同的相位
8-QAM 2个不同的幅度，4个不同的相位

在这两种情况下，幅移次数都少于相移次数。因为幅度变化容易受到噪声的影响，并且需要比相位变化更大的位移差，所以 QAM 系统使用的相移数量总是大于幅度位移的数量。

QAM 广泛用作数字电信系统的调制方案，例如 802.11 Wi-Fi 标准。通过设置合适的星座大小，QAM 可以实现任意高的频谱效率，仅受通信信道的噪声水平和线性度的限制。随着比特率的提高，QAM 正被用于光纤系统； QAM16 和 QAM64 可以用 3 路径干涉仪进行光学仿真。

与许多数字调制方案一样，星座图对 QAM 很有用。在 QAM 中，星座点通常排列在垂直和水平间距相等的方形网格中，尽管其他配置也是可能的（例如六边形或三角形网格）。在数字电信中，数据通常是二进制的，因此网格中的点数通常是 2 的幂（2、4、8……），对应于每个符号的位数。最简单和最常用的 QAM 星座由排列成正方形的点组成，即 16-QAM、64-QAM 和 256-QAM（2 的偶次幂）。非方形星座，例如 Cross-QAM，可以提供更高的效率，但由于调制解调器复杂性增加的成本而很少使用。

通过移动到更高阶的星座，每个符号可以传输更多的比特。然而，如果星座的平均能量要保持不变（通过公平比较），这些点必须更靠近，因此更容易受到噪音和其他损坏；这会导致更高的误码率，因此对于恒定的平均星座能量，高阶 QAM 可以比低阶 QAM 更不可靠地传送更多数据。在不增加误码率的情况下，使用高阶 QAM 需要通过增加信号能量、减少噪声或两者来实现更高的信噪比 (SNR)。

通过改变信号的幅度和相位，Wi-Fi 无线电能够构建以下星座图，显示与 16 QAM 信号的不同状态相关联的值。

2个不同的幅度

8个不同的相位移

正交频分复用和正交频分多址

正交频分复用

正交频分复用(OFDM)是一种多载波调制。 OFDM 信号由许多紧密相间的调制载波组成。当任何形式的调制(语音、数据等)应用于载波时，边带会扩展到任一侧。接收机必须能够接收整个信号才能成功解调数据。因此，当信号彼此靠近传输时，它们必须间隔开，以便接收器可以使用滤波器将它们分开，并且它们之间必须有一个保护带。
对于OFDM，尽管来自每个载波的边带重叠，但仍然可以在没有预期干扰的情况下接收它们，因为它们彼此正交。这是通过使载波间隔等于符号周期的倒数来实现的。

要了解 OFDM 的工作原理，有必要查看接收器。它是一组解调器，将每个载波转换为 DC。结果信号被集成进符号周期，以从该载波重新生成数据。同一个解调器还可以解调其他载波。由于载波间隔等于符号周期的倒数意味着，它们将具有整数个符号周期，并且它们总和为零，换句话说，没有干扰。

OFDM 发射和接收系统的一项要求是它们必须是线性的。由于互调失真，任何非线性都会导致载波之间的干扰。这将引入会引起干扰并损害传输正交性的不需要的信号。

正交频分多址

OFDM和正交频分多址(OFDMA)之间的主要区别在于，它如何处理为多个连接的设备提供服务的方式。 OFDM一次仅将流量传输到单个接收者，这会在用户等待数据时产生延迟。 OFDMA可以同时将数据传输到多个设备，将流量分成较小的数据包以消除排队。

Wi-Fi 6正交频分多址

Wi-Fi 6扩展了多用户多输入/多输出（MU-MIMO）的功能。以前，MU-MIMO仅可用于下行连接，允许设备同时向多个接收器发送数据。 Wi-Fi 6支持MU-MIMO上行连接功能，这允许在一个网络上，同时运行更多设备。

Wi-Fi 5、4和较旧的标准使用OFDM来编码和传输数据。从本质上讲，OFDM允许多个客户端或接入点（AP）争夺传输数据的能力。一旦网络空闲，就可以传输数据。 OFDM是一种分散访问的流行，且可靠的方法，但它存在一个主要问题：它可能导致严重的延迟。

OFDMA是对OFDM的一个重大更改：它将传输协调交给802.11ax AP。 AP集中调度数据传输，并能够进一步划分频率，以便同时向/从多个客户端传输数据。 OFDMA的目标是减少延迟，并提高网络效率；尤其是在体育场馆，会议厅和其他公共场所等需求较高的环境中。由于OFDMA同时广播多个信号，因此它还可以增加单位间隔，这意味着室外Wi-Fi部署也将更快，更可靠。

除了支持多用户OFDMA之外，11ax还引入了另一个功能。在有限区域内，该功能可提高运行大量接入点的高密度网络部署的效率。在这种情况下，使用同一信道时，接入点基本服务集（BSS）可能会重叠，从而导致无线竞争和干扰问题。 11ax标准为在信号前导中传输的每个BSS实施一个“颜色代码”，使客户端能够检测何时传输来自重叠的BSS。在企业网络中，检测每个BSS颜色代码的能力使客户端和接入点可以设置特定的信号检测阈值和发射功率电平，从而更好地管理竞争和干扰。结果是整体网络性能得到改善，频谱资源得到更有效的利用。

空分流

Wi-Fi空间流传输或多路复用（通常简称为SM或SMX）是一种在MIMO无线通信中使用的传输技术，用于从多个发射天线中的每一个发射独立，而且单独编码的数据信号，即所谓的流。这导致空间被多次重复使用或复用。

在每个频段上，根据所使用的空间流的数量，可以在三个主要配置中使用Wireless-N标准。最低的单流（1x1），双流（2x2）和三流（3x3），提供150Mbps，300Mbps和450Mbps的上限速度。

这依次创建了三种类型的真正的双频路由器：N600（两个频带中的每个频带都提供300Mbps的速度上限），N750（一个频带具有300Mbps的速度上限，而另一个频带为450Mbps的速度上限）和N900（两个频带中的每个上限）频段允许最高450Mbps的封顶速度）。

802.11ac：有时被称为5G Wi-Fi，此最新的Wi-Fi标准仅在5GHz频段上运行，与四核一起使用时，当前可提供高达2167Mbps的Wi-Fi速度（对于最新的处理器甚至更快）。 4流（4x4）设置。该标准还附带3x3、2x2、1x1，分别限制为1300Mbps，900Mbps和450Mbps。

从技术上讲，802.11ac标准的每个空间传输速度都比802.11n标准的空间传输速度快四倍，因此，由于不需要付出同样的努力来传递相同数量的数据吞吐量，因此电池寿命更长。到目前为止，在实际测试中，在具有相同数量的流的情况下，发现802.11ac的速度大约是Wireless-N的三倍，这仍然很重要。现实世界中无线标准的持续速度始终远低于理论速度。部分原因是因为在本质上是实验室条件下进行了测试，在该条件下环境是干净的并且完全不受干扰。

在同一5GHz频带上，802.11ac设备与Wireless-N和802.11a设备向后兼容。尽管802.11ac在2.4GHz频段上不可用，但是出于兼容性目的，802.11ac路由器也可以用作Wireless-N接入点。市场上所有的802.11ac芯片都支持802.11ac和802.11n Wi-Fi标准。

增加空间流的数量有两个潜在的好处：

在与单个客户端通信的同时实现更高的数据速率。
当同时与多个客户端通信时，在 MU-MIMO 环境中实现更高的聚合性能。
然而，这两个 MU-MIMO 的优势目前只能在测试环境中获得，而不能在生产网络中获得。自从第一个 802.11ac wave 2 接入点推出以来已经过去了 3 年多，目前市场上仍然几乎没有支持 MU-MIMO 的客户端，而且该技术很少在企业中使用。大多数当前客户端甚至不支持下行链路 MU-MIMO。此外，有消息称，当第一代 802.11ax 获得 Wi-Fi 联盟认证时，将不支持上行链路 MU-MIMO。

市场上最强大的客户端设备是 3×3:3（MacBook、戴尔 XPS 笔记本电脑等）。没有任何设备可以从 4 个空间流中受益，更不用说 8 个了——而且我们未来几乎不可能看到超过 4×4 的客户端。绝大多数客户端设备使用 2×2:2 MIMO 无线电。

MU-MIMO 需要许多因素“发挥作用”才能有效运行——例如空间分集，其中客户端之间的物理距离是必要的。大多数现代企业部署的 Wi-Fi 都涉及高密度用户：

由于 MU-MIMO 需要空间分集，因此需要在 MU-MIMO 客户端之间保持相当大的距离以防止干扰。再一次，大多数现代企业部署的 Wi-Fi 都涉及不利于 MU-MIMO 条件的高密度用户。
由于 MU-MIMO 需要空间分集，因此 MU-MIMO 客户端和 AP 之间的距离也相当大。

MU-MIMO 需要发射波束成形 (TXBF)，它需要探测帧。探测帧增加了过多的开销，尤其是当数据帧的数量很小时。 MU-MIMO 仅在极低密度、高带宽环境中是一个有利的选择，少数用户需要极高的吞吐量。

*请记住，8×8:8 AP 最初会更昂贵，并且总是需要更多功率。事实上，我们开始看到超过 802.3at 功率能力的 8×8:8 AP 的功率要求。即使是支持 PoE+ 的交换机也无法提供足够的电源，因此需要一个特殊的电源注入器。

大多数行业专家认为，多用户 OFDMA 将是 802.11ax 提供的最相关的技术。无论流数量如何，所有 AP 都将支持相同数量的 802.11ax OFDMA 客户端。 OFDMA 技术通过将信道细分为资源单元来更好地利用可用频率空间，以便同时进行下行链路和上行链路的多用户传输。即使使用 20 MHz 信道，我们也可以同时与多达 9 个客户端设备通话，理论上最多可与 37 个使用 80 MHz 信道通话（尽管企业客户应该很少使用高于 20 MHz 的设备）。

结果是有效的多客户端性能。凭借双 5 GHz 功能，供应商可以有效地将 5 GHz 容量增加一倍，并提高传统环境（尚无 802.11ax 设备）的效率，同时通过 OFDMA 将多客户端性能潜力提高一倍。

单独的目标唤醒时间（TWT）

Wi-Fi 6的潜在应用

在办公室和远程使用Wi-Fi的情况下，除了Wi-Fi 6之外，性能没有太大变化。 Wi-Fi联盟提到了Wi-Fi 6的各种用例，其中包括：

IoT硬件将通过改善电池性能，更好的室外操作和扩大范围而受益于Wi-Fi 6；
家用Wi-Fi，由于吞吐量增加和覆盖范围广，将更快，更可靠；
借助OFDMA带来的延迟减少，改善了车载Wi-Fi和A / V系统；
借助OFDMA的客户端传输控制和MU-MIMO的上/下功能，具有Wi-Fi的体育馆和其他公共场所的性能将得到提高。
多个AP属于不同网络（如麦芽，飞机场等）的环境中，由于发射波束成形，信号干扰少了。
Wi-Fi 6的超凡速度，以更少的延迟处理更多用户的能力以及更好的户外性能，也可能使无线最后一英里互联网连接更加合理。

多用户MIMO (MU-MIMO)

Wi-Fi 6同时支持下行链路和上行链路方向多用户MIMO。

对于下行链路 MU MIMO，AP 可以同时向多个站发送；对于上行链路 MU MIMO，AP 可以同时从多个站接收。 OFDMA 将接收器分离到不同的 RU，而使用 MU MIMO，设备被分离到不同的空间流。在 802.11ax 中，可以同时使用 MU MIMO 和 OFDMA 技术。
为了启用上行链路 MU 传输，AP 发送一个新的控制帧（触发器），其中包含调度信息（站点的 RU 分配、每个站点应使用的调制和编码方案（MCS））。此外，Trigger 还为上行链路传输提供同步，因为传输在 Trigger 结束后开始 SIFS。

空间频率复用

着色使设备能够将自己网络中的传输与相邻网络中的传输区分开来。
自适应功率和灵敏度阈值允许动态调整发射功率和信号检测阈值以增加空间重用。

没有空间重用能力的设备拒绝向其他相邻网络中正在进行的传输并发传输。通过着色，无线传输在一开始就被标记，帮助周围的设备决定是否允许同时使用无线媒体。即使检测到的来自相邻网络的信号电平超过传统信号检测阈值，站点也可以将无线介质视为空闲并开始新的传输，只要适当降低新传输的传输功率即可。

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