10月3日,WiFi聯盟將基于IEEE 802.11ax標準的WiFi正式納入正規軍,成為第六代WiFi技術,即WiFi 6。
作為第六代WiFi技術,WiFi 6究竟有多強?在解讀這個問題之前,我們先要有一個小插曲。WiFi聯盟在確定第六代WiFI的同時,為了更易于用戶理解,還正式公布了采用數字的新的命名標準。
WiFi新命名標準
在WiFi聯盟zui 新公布的命名系統中,用數字大小按時間順序(也是性能的強弱順序)依次取代了原有復雜的技術命名方式,用戶可以通過數字大小來識別WiFi標準的性能,包括速率、吞吐量、用戶體驗等。例如,就性能而言,WiFi 6 > WiFi 5就顯而易見。
這樣的方式也可用于先前的WiFi標準,并可用戶識別使用相應WiFi標準的設備。例如,802.11n或802.11ac。數字序列包括:
● WiFi 6用于識別支持802.11ax技術的設備
● WiFi 5用于識別支持802.11ac技術的設備
● WiFi 4用于識別支持802.11n技術的設備
另外,在識別WiFi設備網絡連接方面,也用到了新的UI圖標。圖標將通過顯示WiFi信號指示符和連接的數字表示。當用戶在提供不同用戶體驗的WiFi網絡之間移動時,圖標也將會進行相應調整。當用戶設備顯示伴有數字6的信號指示符圖標時,表示該設備正在使用WiFi 6。
WiFi 6技術能力的提升
WiFi 6,也就是802.11ax,曾在2016年11月和2017年9月分別提出了版和第二版標準草案,然而均未能獲得802.11ax工作小組75%以上成員投票認可,目前的第三版,也就是3.0版本草案仍在商討中,預計會在2019年完成正式標準化。
雖然正式標準化并未完成,但是并不影響802.11ax的技術發展。
與前代相比(802.11ac),802.11ax主要目標是在密集用戶環境中將用戶的平均吞吐量提高至少4倍。這自然就需要在技術能力上有足夠的提升,就具體技術提升,本文主要從MU-MIMO、OFDMA、MCS三方面進行分析。
首先是MU-MIMO技術。MU-MIMO即多用戶輸入輸出技術,也是主要應用于802.11ac WAVE2的技術。相較應用在802.11n上的MIMO(多天線傳輸)技術而言,主要改善了路由器天線閑置的情況,允許路由器分割天線,獨立地為不同的設備傳輸。
2015年推出的802.11ac Wave 2一個主要特性是應用了MU-MIMO技術,使得其AP節點可以同時向多個支持MU-MIMO的客戶端發送數據包,解決了無線路由器之前一次只能和一個終端通信的問題。802.11ac Wave 2當時支持的大規格是4×4 MU-MIMO,可以同時向4個終端共享下行的MU-MIMO數據包。
相較而言,802.11ax擁有8×8 MU-MIMO,可以同時向8個終端共享上行、下行的MU-MIMO數據包。另外,采用802.11ax標準的設備從AP向終端發送數據包時,一個數據包可以面向多個終端節點發送,而且這幾個終端節點也能夠協調,同時向AP端、網絡上行發送數據包。數據包同時到達AP,AP也可以解碼、同時接收所有的數據包,因此效率就有所提高。
然后是OFDMA技術。802.11ac及之前WiFi標準采用的都是OFDM(正交頻分復用)調制方式,是多載波傳輸方案實現方式之一。采用該方式的設備的網絡中在同一幀里只有一個標準的數據包,傳給客戶端的時候不管幀的大小,從網絡協議的角度來看,在信道發送方面額外的系統開銷都是一樣的。另外,在OFDM系統中,用戶占用了整個信道,隨著用戶數量的增多,用戶之間的數據請求會發生沖突,從而導致當這些用戶發送請求數據時,服務質量較差。
802.11ax采用的是OFDMA(正交頻分多址)調制方式,該技術是OFDM技術的演進。OFDMA如今已經在蜂窩網絡中普遍應用,其可以把各種大小的數據包從調制的角度組合在一起,系統開銷可以通過共享而降低,并能同時支持上行和下行,因而效率得到提高。同時,OFDMA的符號的長度也得以增長,每一個調制信號的符號長度變成802.11ac的4倍。調制的長度越長,在多路徑的情況下,AP端、客戶端就能有更多的機會可以充分利用多路徑,通過更寬的窗口把不同角度反射過來的信號組合在一起。這就讓實際應用場景中,特別是遠距離傳輸的時候,在多路徑比較強的情況下,解碼能力增強,接受的穩定性也更大了。
MCS(調制與編碼策略)的提升。這里涉及到的是QAM,即正交振幅調制,正交振幅調制正交載波調制技術與多電平振幅鍵控的結合。802.11acgao 只支持256-QAM,802.11ax可以支持到1024-QAM。由于調制碼的密度越大,承載的數據量也就越大,802.11ax相較802.11ac在承載數據量的能力上提高了2到3倍。如果從數據角度來看,單條空間流80M帶寬的關聯速率從433Mbps提升到了600.4Mbps,理論大關聯速率(160M帶寬,8條空間流)從6.9Gbps提升到9.6Gbps左右。
802.11ax支持2.4GHz和5GHz雙頻段,也繼承了WiFi的向下兼容的特性。關于802.11ac與802.11ax在頻段、信道帶寬、FFT大小、副載波間隔、數據傳輸速率等方面的具體性能對比,見下表:
WiFi 6的應用場景
據此前高通產品管理總監Jason Tao表示,802.11ax標準的優勢主要在城市密集使用環境、企業級應用、運營商網絡分流中將得以凸顯。
一是城市里面密集度非常高的使用環境。802.11ax對辦公、公寓、密集型住宅甚至室外的應用都有很大的提高;
二是企業級的應用。這也是現在非常看好的、早采納802.11ax標準的應用場景之一。因為企業級應用基本把所有的關鍵業務都搬到了WiFi網絡,有線網絡連接已經很少見了。無論是終端設備接到云端,還是應用于教育領域的電子課室都是在WiFi網絡上實現的。802.11ax使這些服務比以前的可靠度更高,支持的客戶端數量也更大。比如說電子教室,以前如果是100多位學生的大課授課形式,傳輸視頻或是上下行的交互挑戰都比較大,802.11ax會使應用場景的可靠度和使用效果有很好的提升。
第三,新增應用場景是對運營商網絡分流起到了重要的輔助作用。LTE網絡對移動終端的上網和數據流量方面確實起到了很大的改善作用,但LTE的網絡對運營商來說不管是帶寬還是網絡的部署都比較昂貴,所以很多情況下運營商都愿意把其中一部分業務分流到WiFi網絡上,因為WiFi網絡相對更加經濟實惠。但之前的WiFi網絡存在穩定性或者帶寬上的挑戰,隨著802.11ax技術的演進,從LTE網絡分流過來的應用場景的用戶體驗會比以前更好。