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Wi-Fi 6来了:大规模普及在即

去年,Wi-Fi联盟打破“陈规”推出了Wi-Fi 6,也就是之前我们常说的802.11ax,且以后都将采用这种新的方案为Wi-Fi命名。作为第六代Wi-Fi,Wi-Fi 6最高速率可达9.6Gbps,并发用户数提升4倍,网络时延从平均30ms降至20ms。如今,Wi-Fi 6大规模普及在即,到底哪些公司更适合Wi-Fi 6呢?部署时又该注意些什么?

Wi-Fi 6到底有多“6”?

最近,知名网络研究机构ZK Research的创始人Zeus Kerravala发布了《下一代Wi-Fi 6 超级连接 极速未来》商业白皮书。白皮书认为,与前几代Wi-Fi技术相比,Wi-Fi 6为我们带来了更极致的用网体验与更大的容量;不仅如此,它还将助力物联网发展,同时结合AR/VR、云计算、人工智能等诸多创新技术,渗透进各行业,更好地服务于客户的业务创新。

首先,Wi-Fi 6带来了速率上的大幅提升。哪些因素与Wi-Fi速率有关呢?如公式“Wi-Fi理论带宽=(符号位长×码率×数据子载波数量)×(1/传输周期)×空间流数”所示,速率提升主要由调制方式、数据子载波数量、码率、传输周期和空间流等几个指标共同决定。

其中,调制方式决定无线信号子载波单个符号的数据密度,在相同频宽下,使用更高阶的调制技术就能实现更高速率的提升,而Wi-Fi 6采用便是更高阶的调制编码方案1024-QAM(Wi-Fi采用的是256-QAM),使其最大连接速率提升至9.6Gbps。

大规模普及在即 怎知道自己是否适合Wi-Fi 6?

此外,Wi-Fi 6的“6”还体现在了高密度接入。其使用了OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,即正交频分多址),能将无线信道划分为多个子信道(子载波),形成一个个频率资源块,用户数据承载在每个资源块上, 而不是占用整个信道,实现在每个时间段内多个用户同时并行传输。

相较Wi-Fi 5的OFDM方案是按订单发车,不管货物大小,来一单发一趟,哪怕是一小件货物,也发一辆车,这就导致车厢经常是空荡荡的,效率低下,浪费了资源。OFDMA方案则会将多个订单聚合起来,尽量让卡车满载上路,使得运输效率大大提升。

大规模普及在即 怎知道自己是否适合Wi-Fi 6?

通过了解OFDMA的工作机制可以看到,OFDMA实现了多个用户同时进行数据传输,这增加了空口效率,接下来我们分别看一下上行OFDMA和下行OFDMA的工作原理。

另一个很重要的方面是,Wi-Fi6支持MU-MIMO,也就是我们常说的多用户多入多出,允许路由器一次与多达8个设备同时通信,且同时支持上下行MU-MIMO,无需依次进行通信;相比之下,虽然Wi-Fi 5也支持MU-MIMO,但路由器一次只允许与四个设备通信,且只支持下行MU-MIMO。

这么说可能有点抽象,我们用交通打个比方,就意味着道路由4车道单向扩充为8车道双向,同时多个设备也不再像许多车辆排队等待从一个出口驶出那样,它们可以从不同的道路同时、高效地驶出/驶入,而不再是依次排队行驶,大大提高效率。

大规模普及在即 怎知道自己是否适合Wi-Fi 6?

不过,这里要说明一下的是,虽然OFDMA和MU-MIMO针对多用户的上下行,都提高了无线的接入密度,但其实两者差别还是很大的。尽管两者均为并行传输解决方案,但既不是迭代关系,也不是竞争关系,而是互补关系。它们的技术原理不尽相同,适用的场景也有所区别,具体使用时需要根据服务的应用类型而定。

而“6”的另一个体现,是其抗干扰能力。我们说,Wi-Fi信号无处不在,使得无线之间的干扰也是无处不在的,一方面是来自相邻频段的无线电波叠加引起干扰,会导致数据损坏;另一方面,是同频干扰,虽不会损坏数据却会是竞争开销增加。

表面上看,造成这些干扰的原因是由于我们环境中经常遇到很多孤立安装的AP,因此无线信号出现了很多交叉覆盖从而造成了干扰;但从技术原理层面来看,造成干扰的原因是由于传统802.11技术是使用了载波监听多路访问/冲突避免技术(CSMA/CA)来实现接入控制。

为了解决CSMA/CA技术在密集AP环境中性能低下的问题,Wi-Fi 6提出了一种信道空间复用技术(Spatial Reuse Technique),使用BSS(Basic Service Set,基础服务集合)着色位(Color Bit)来标识这个数据帧属于哪个BSS,因此也被称作“BSS着色”(BSS coloring)技术。

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