什么是WiFi 6 (IEEE 802.11ax) 了解WiFi 6工作原理

2018 年,Wi-Fi 联盟组织发布了 Wi-Fi 6——一种基于 IEEE 802.11ax 技术的新 Wi-Fi 标准。引入了当前和未来 Wi-Fi 标准的新简化名称(我们有一篇关于此的文章:Wi-Fi 标准的新名称)。Wi-Fi 6 认证计划于 2019年9 月开始,IEEE 标准协会于 2020 年 9 月正式采纳(批准)。2021 年,Keenetic 发布了首款支持 Wi-Fi 6 等级的路由器型号。

一般而言,IEEE 802.11ax 基于现代的当前 802.11ac 标准 (Wi-Fi 5) 并使用现有技术。根据标准制定者的说法,一些新技术在部署高密度 Wi-Fi 网络时会有用。某些解决方案将提高网络负载高的地方和无线电流量占用率高的地方(例如,公共交通、购物中心、酒店、体育场或公司网络)的通信质量。仅当网络中的所有设备都支持新标准时,向 802.11ax 过渡的实际结果才会可见。

Wi-Fi 6 标准的好处不会显着影响家庭用户。支持 802.11ax 的 Wi-Fi 路由器不会变得比 802.11ac 更强大,信号覆盖范围也不会增加。不支持 802.11ax 的设备的连接速度不会提高。
单个 Wi-Fi 6 路由器仍然无法替代Wi-Fi 系统并覆盖具有坚固墙壁和天花板的多房间或多层房间而不会出现明显的速度损失。在没有客户支持新的 OFDMA 和 UL MU-MIMO 技术的情况下使用多个接入点将产生更大的效果。

如果您已经拥有支持 802.11ax 的客户端设备,或者如果您打算购买支持“未来”最新 Wi-Fi 6 标准的最新路由器,请考虑到新技术和小工具的发展速度,以及更新网络中的W-Fi设备,选择支持Wi-Fi 6标准的Keenetic路由器将是最佳方案。但即使在今天,在许多情况下,连接到互联网和组织自己的 Wi-Fi 网络的实用和最佳选择是使用双频 802.11ac Wi-Fi 路由器和支持 802.11ac 的移动设备。在这种情况下,您还将获得双频网络和快速 Wi-Fi 数据速度的好处。Keenetic 的旧旗舰 Wi-Fi 5 型号(Titan、Giant)在性能上几乎与支持 802.11ax 的新型号一样好。

新标准 Wi-Fi 6 当然有一些有用的创新,是网络技术发展的下一个阶段。但是从 Wi-Fi 5 到 Wi-Fi 6 的过渡对于用户来说并不像是一个突破和重大的变化,从 Wi-Fi 4 (802.11n) 到 Wi-Fi 5 (802.11ac) 的过渡也是如此。802.11ac 标准允许用户使用免费的 5 GHz 频段,通过增加信道宽度和引入新的 Airtime Fairness 和 Beamforming 技术,数倍于数据速率。随着时间的推移,随着用户设备的升级,他们有望从Wi-Fi 6标准的新技术中获益,而Wi-Fi 6标准的适配和实施才刚刚开始。

请注意,Keenetic Wi-Fi 5 型号无法通过软件升级到 Wi-Fi 6。

您可以在下方了解标准 Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) 的主要创新。

提高标称物理数据速率

总体而言,Wi-Fi 6 中的数据传输速度并没有明显高于 Wi-Fi 5。

在 Wi-Fi 6 中,最大理论数据速率可以是 600 Mbps(80 MHz,1 个空间流)和 9607 Mbps(160 MHz,8 个空间流),而不是 433 Mbps(80 MHz,1 个空间流)和 6933 Mbps Wi-Fi 5 标准中的(160 MHz,8 个空间流)。

一些不道德的制造商在他们的包装盒和营销传单上声称,基于使用 160 MHz 信道,802.11ax 的速度提高了一倍多,802.11ac 也提供这些信道(例如,在 Keenetic Titan KN-1810 中),但是由于频谱限制很少使用*。802.11ax 也不会避开这些限制。

* — 160 MHz 信道宽度一次使用八个标准 20 MHz 信道。这种模式占用两倍的频率范围,对于一些不支持大量频道的设备来说,这会导致无法在空中组织非交叉网络。实际上,160 MHz 频道仅与获得其支持并在纯 5 GHz 无线电空中工作的客户相关。有关详细信息,请参阅文章5 GHz 无线网络上的可用频道。

OFDMA模式

Wi-Fi 6 增加了 OFDMA 模式(正交频分多址)以提高频谱效率。OFDMA 技术借鉴自 4G LTE 蜂窝行业,类似于 Wi-Fi 5 中使用的 OFDM 多用户版本。

OFDMA 通过将信号划分为子载波(额外的较小子信道)并将它们分成组以处理单独的数据流(称为资源单元 (RU)),提供同时在接入点和多个客户端之间建立连接的能力。它将允许多个 Wi-Fi 6 客户端以平均速率同时广播数据并使用相同的信道而不是等待。

要利用这一改进,所有客户端都必须支持 802.11ax 标准。对于少量设备和接入点的繁重工作负载,这种影响是完全不明显的。

Wi-Fi 6 为 MU-MIMO(UL 多用户多输入多输出)技术提供上行链路支持。以前在Wi-Fi 5中,MU-MIMO 仅适用于从路由器到客户端的下游 (DL MIMO)。

假设 Wi-Fi 6 理论上可以支持在两个方向 (8×8) 上同时传输多达 8 个空间流,并能够同时向单个客户端传送四个流。但早期版本的 802.11ax 认证设备可能不支持此功能。大众设备将主要使用 MIMO 4×4 和 2×2。

Wi-Fi 联盟表示,DL MU-MIMO 和 OFDMA 模式将通过提供更多同时连接和更好地利用分配的频段来提高网络负载容量和性能。但这只有在客户支持这些技术时才有效。目前,大多数客户端甚至不支持 MU-MIMO 和 Wave2 的 802.11ac 第二版。而那些支持的客户端仍然不支持双向 MU-MIMO。

将调制级别提高到 1024-QAM

1024-QAM 将每个编码字符的长度从 8 位(在 Wi-Fi 5 上的 256-QAM 中)增加到 10 位,这将传输速度和频谱效率提高了约 25%,因为每个数据包中将放置更多数据。

但请注意,此改进仅适用于信号强度高且噪声低的条件。例如,解码 80 MHz 信道的 1024-QAM 5/6 调制帧所需的信号接收功率电平必须至少为 -45 dBm,这只有在接收器和发射器彼此靠近时才能实现.

下表列出了 802.11ax 支持的最大数据速率(以 Mbps 为单位),具体取决于空间流的数量、调制、编码率、通道宽度 (20/40/80/160 MHz) 和保护间隔。

使用BSS Color网络包着色机制

在 Wi-Fi 6 中,无线设备将能够识别来自重叠 BSS(基本服务集)网络的信号,并根据此信息防止出现冲突情况。为了区分来自不同 BSS 的数据包,该标准引入了“颜色”标识符的新概念——Color Code。

如果无线设备在同一信道上运行,它们可以在具有独特颜色代码 BSS 的 802.11ax 帧中传输。如果标识符匹配,它们可以同时通过无线方式交换数据,无需等待。如果检测到的帧具有不同的 Color Code BSS ID,设备将忽略它。BSS Color 机制在通道上执行数据包标记以识别“朋友或敌人”。直到最近,还没有通过“朋友或敌人”类型来识别网络数据包的机制,如果某些设备在空中传输,其他设备则在等待轮到他们。这导致传输速度有所下降,并增加了具有许多设备的网络中的等待时间。

再次请注意,要使 BSS Color 机制起作用,您网络上的无线设备必须支持 Wi-Fi 6 标准。

更低的功耗

现有的省电模式已经补充了新的机制。增加了802.11ah协议制定的Target Wake-up Time(TWT,目标唤醒时间或按需唤醒)。它将允许支持 Wi-Fi 6 的客户端设备按计划休眠和“唤醒”。路由器可以告诉客户端何时“休眠”和何时“醒来”,这有望节省电池电量,增加待机电池寿命并减少网络拥塞。

户外工作

Wi-Fi 6 标准中的一些新特性提高了室外环境下的性能。最重要的是,新的数据包格式(其中最敏感的字段现在被重复以确保可靠性)和更长的保护间隔为纠错提供了冗余。

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