802.11ax（wifi6）初识

简介：

IEEE 802.11ax（wifi6）又称为高效率无线标准（High-Efficiency Wireless，HEW），通过一系列系统特性和多种机制增加系统容量，通过更好的一致覆盖和减少空口介质拥塞来改善Wi-Fi网络的工作方式，使用户获得最佳体验;尤其在密集用户环境中，为更多的用户提供一致和可靠的数据吞吐量，其目标是将用户的平均吞吐量提高至少4倍。也就是说基于802.11ax的Wi-Fi网络意味着前所未有的高容量和高效率。

WIFI6的由来：

WiFi 联盟在 2018 年 10 月 4 号公布了最新的网络协议新标准 WiFi 6，它的标准代码为 802.11ax。这是如今最新的 WiFi 标准，而且此次 WiFi 标准彻底改变了曾经传统的命名方式，它放弃了 802.11 命名的方案，使用了数字的序号。
这样的好处是，使得人们可以更加容易的区分出新 WiFi 和旧 WiFi 的区别，而且 wifi 联盟的总裁表示，如今采用全新的命名方式，可以帮助用户或者 WiFi 的提供者来更好的辨别这种 WiFi 是否支持它的设备。
如今 WiFi 已经发展到第六代了。从 802.11b 也就是 WiFi1 开始，一直到如今 802.11ax 也就是 WiFi6 代，期间经历了数次的变革。

Wi-Fi版本：
Wi-Fi 1 是 1999 年发布的 802.11b 标准。

Wi-Fi 2 是 802.11a 标准，也是 1999 年发布。

Wi-Fi 3 是 2003 年发布的 802.11g 标准。

Wi-Fi 4 是 802.11n 标准，于 2009 年发布。

Wi-Fi 5 是 2014 年发布的 802.11ac 标准。

Wi-Fi 6 是新版本，也称为 802.11ax，它计划于 2019 年发布。

802.11ax的新特性

1、向下兼容11a/b/g/n/ac

802.11ax要求与以往的802.11a/b/h/n/ac都进行兼容，这也证明了其是第二款同时能工作在2.4G和5G频段下的协议（802.11ac仅工作在5G频段）。故在其数据帧结构和MAC接入协议上，都需要兼容设计，以便于传统协议兼容。

2、1024-QAM

QAM编码是用星座图（点阵图）来做数据的调制解调，实际应用中是2的N次方的关系。比如说16-QAM ，16是2的4次方，一次就可以传输4个bit的数据；802.11n是64-QAM ，是2的6次方，因此在64个点阵的一个星座集合里面，用任意一个点可以携带六个bit的数据信息。

到了802.11ac，就变成了256-QAM，是2的8次方，802.11ac相对于802.11n在编码上面的速率提升了33%。802.11ax之后引入了更高阶的编码，就是2的10次方，1024-QAM。

我们都知道从8到10的提升是25%，也就是相对于802.11ac来说，802.11ax的性能又提高了25%，变成了1024-QAM，一个符号可以携带10个bit的数据。

3、上行和下行OFDMA

802.11ax设计中参考了LTE中OFDMA的使用，可以让多个用户通过不同子载波资源同时接入信道，提高信道的利用率。不过因为802.11是一个分布式接入的场景，所以802.11ax中的OFDMA实际是比LTE中复杂度要低一些。

4、上行MU-MIMO

在802.11ac中，协议只规定了下行的MU-MIMO。上行还是单个节点独立传输的，而在802.11ax中，上下行都需要支持MU-MIMO。

5、透过目标唤醒时间省电

802.11ax AP可以和参与其中的STA协调目标唤醒时间(TWT)功能的使用，以定义让个别基地台存取媒体的特定时间或一组时间。STA和AP会交换信息，而当中将包含预计的活动持续时间。如此一来，AP就可控制需要存取媒体的STA间的竞争和重迭情况。802.11ax STA可以使用TWT来降低能量损耗，在自身的TWT来临之前进入睡眠状态。另外，AP还可另外设定排程并将TWT值提供给STA，这样一来，双方之间就不需要存在个别的TWT协议。本标准将此程序称为「广播TWT作业」

WiFi 6的亮点

传统上，WiFi性能在负载下无法预测。802.11ax是更有确定性的，包括在延迟和吞吐方面。802.11ax背后的主要焦点不是速度。该标准解决了“大量设备”连接到网络出现的网络拥塞和容量问题。

相比WiFi 5，WiFi 6网络带宽提升4倍，并发用户数提升4倍，网络时延从平均30ms降低至20ms。无线接入点(AP)能同时处理多达12个的WiFi流。

以前的WiFi协议，这个无线接入点(AP)一次只能与一台设备“会话”。但是，WiFi 6让无线接入点(AP)具备从多台设备同时发送和接收数据的能力。

传统上，在802.11中，存在DCF(分布式协调功能)的概念。这意味着，如果你是准备传输数据的无线电，你需要首先看看是否有其他人在使用这个频道。

这意味着即使你是WiFi 5，你仍然需要“排队轮着你”并争取到与其他较旧的802.11a/b/g设备进行频道访问。

换句话说，在任何给定的时间点——对于一个通道，在一个信号强度范围内只有一个帧可以在该通道上。因此，不同的设备必须互相寻找，以便在它们可以“会话”之前看看其他人是否在“会话”。

另一个有趣的特征是“TWT”的概念。TWT即目标唤醒时间，允许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，可将终端分组到不同的TWT周期，减少了保持天线通电以传输和搜索信号所需的时间。

意味着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。

基于TWT技术，未来连入WiFi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。

这让一些需要高宽带通信的物联网设备成为可能，比如智能办公设备，TWT可以节省7倍的电池功耗。

Wi-Fi 版本号并非强制

虽然使用 Wi-Fi 版本号让用户的无线设备采购变得简单易行，但 Wi-Fi 联盟无权强迫设备厂商使用版本号。一些厂商为了宣传或噱头可能会直接忽略使用 Wi-Fi 版本号，而直接标示看起来技术性更强、更牛掰的新一代 Wi-Fi 为「802.11 ax」，许多公司可能也不会急于将现有的 802.11ac 重命名为 Wi-Fi 5。

Wi-Fi 6 与5G

目前wifi6的理论速度可以达到9.6Gb/s，这个速度和5G的速度10Gb/s差不多。但wifi6要想达到这个速率需要8根天线并行。而我们目前的智能手机普遍只有2根天线（集成在手机里面了），所以wifi6的峰值速率也只能达到2.4Gb/s。所以单从速度方面看，5G有优势。
未来的一段时间内，5G和wifi6将会一直存在，相互补充。长久以来蜂窝网络主要覆盖室外，wifi主要覆盖室内。5G网络在室内的穿墙能力不会变强，所以室内采用wifi6必然是对室内5G信号的一种良好补充。同时家庭宽带的资费也远远比5G要便宜的多。这里要提醒下各位，wifi6是一个标准，也就是说光路由器，或者光手机支持wifi6都没有用，要想真正用起来，必须二者都支持。如果张三买了个wifi6手机，那么同时也要配备一个支持wifi6的路由器。