在無線通信的世界中,有兩大高手:蜂窩網(wǎng)絡和Wi-Fi網(wǎng)絡。 蜂窩網(wǎng)絡以室外覆蓋為主,例如各大運營商的2G/3G/4G網(wǎng)絡,以及正在如火如荼建設的5G網(wǎng)絡,都是為了使大家能在戶外無阻礙的接打電話和上網(wǎng)娛樂。 Wi-Fi網(wǎng)絡則以室內覆蓋為主,例如大型商場的無線Wi-Fi網(wǎng)絡以及家里最常用的由無線路由器提供的Wi-Fi網(wǎng)絡,一般用于建筑內部等無法有效接收到室外覆蓋信號的地方。 一直以來,Wi-Fi網(wǎng)絡都是作為蜂窩網(wǎng)絡信號覆蓋的強力補充。 據(jù)統(tǒng)計,Wi-Fi網(wǎng)絡承載了智能手機65%~90%的數(shù)據(jù)流量。對手機控們來說,可以一天不吃飯,但不能一天沒有Wi-Fi,因此Wi-Fi在生活中的重要性不言而喻。 提到Wi-Fi,就不得不提到IEEE 802.11系列標準。 IEEE 802.11系列標準是現(xiàn)今無線局域網(wǎng)通用的標準,由國際電氣和電子工程師學會(IEEE)制定,通過對媒體訪問控制層和物理層的定義,來規(guī)定Wi-Fi網(wǎng)絡的無線傳輸速度。 如今傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡正在逐步升級到5G,面對5G時代不斷發(fā)展的大視頻及物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務,如何讓室內覆蓋的Wi-Fi用戶獲得更好的體驗,讓Wi-Fi網(wǎng)絡擁有足夠的能力來應對日益復雜的實際應用以及呈指數(shù)級增長的智能設備呢? 單純提升速度已經無法解決復雜應用場景下的多種問題。 IEEE 802.11系列標準經過多年的技術演進,推出了新一代的Wi-Fi技術標準——高效率無線網(wǎng)絡標準IEEE 802.11ax(High-Efficiency Wireless,高效無線網(wǎng)絡)。 為了簡化標識及易于傳播,Wi-Fi聯(lián)盟于2018年10月正式將IEEE 802.11系列標準進行了更名。 最新的802.11ax就是本文的主角——Wi-Fi6。 (相對應的前2代技術802.11ac和802.11n更名為Wi-Fi5和Wi-Fi4,更久遠的技術可以依此前推) Wi-Fi6通過一系列系統(tǒng)特性和機制來增加系統(tǒng)容量,并通過提供更好的覆蓋和減少空口介質擁塞來改善Wi-Fi網(wǎng)絡的工作方式。實現(xiàn)了高密度用戶環(huán)境下,每個用戶平均的數(shù)據(jù)接入速率能達到Wi-Fi5標準的4倍(在5GHz頻段上帶來接近10Gbps的Wi-Fi連接速度)。 Wi-Fi6更關注密集用戶場景下的平均接入速率,支持多用戶高速率并發(fā)連接,火車站、飛機場、體育館等公共場所密集用戶場景下的應用更能發(fā)揮Wi-Fi6的優(yōu)勢。 Wi-Fi6支持2.4GHz和5GHz頻段,兼容以往標準,在關鍵性能指標上有大幅提升。 從表中可以看出,Wi-Fi6的優(yōu)秀性能,離不開OFDMA、MU-MIMO、1024-QAM這三項關鍵技術。
OFDMA技術是蜂窩網(wǎng)絡中常用的一種技術方案,而Wi-Fi6是第一個將OFDMA技術引入Wi-Fi網(wǎng)絡的802.11標準。 OFDMA可以將現(xiàn)有的802.11無線信道劃分為多個子信道(又稱為資源單位RU),每個子信道包含至少26個子載波,每個子載波可以傳輸小到2MHz的數(shù)據(jù)塊。 通過給不同的用戶分配不同的子載波,從而形成一個個資源塊,用戶數(shù)據(jù)傳輸時只占用每個資源塊,而不是占用整個信道。 因此可以實現(xiàn)在每個時間段內多個用戶同時并行傳輸,不必排隊等待、相互競爭,大幅提升了空口的傳輸效率、降低了排隊等待時延和用戶的沖突退避概率。 OFDMA結構主要由多路子載波組成,最大可支持2×996個子載波RU,接入容量和運輸效率大大增強。
WI-Fi5引入了MU-MIMO功能,但是只能在下行鏈路中使用,支持的最大規(guī)格僅為4×4 MU-MIMO。 而WI-Fi6不僅支持8×8 MU-MIMO,還可以同時為8個終端提供共享上、下行的服務。
QAM編碼是用星座圖(點陣圖)來對數(shù)據(jù)進行調制解調,實際應用中是2的N次方的關系。例如64QAM(64是2的6次方)表示一次可以傳輸6個bit的數(shù)據(jù)。 Wi-Fi5采用了256QAM,WI-Fi6則引入了更高階的調制編碼方案1024QAM,一次可以傳輸10個bit的數(shù)據(jù)。相對于Wi-Fi5,單條空間流的速度從433Mbps提升到了1201Mbps,理論最高速率可達9.6Gbps。 Wi-Fi6作為史上速率最快、最靈活通用的Wi-Fi技術,得益于OFDMA、上下行8x8 MU-MIMO、1024QAM調制方式等技術的引入和提升,不僅大幅提升了單用戶的峰值速率,同時還保證了密集用戶場景下的平均速率,用戶在室內覆蓋場景下的數(shù)據(jù)傳輸體驗將更加流暢。 面向5G時代,Wi-Fi網(wǎng)絡也正積極向Wi-Fi6邁進,未來Wi-Fi將會以更低的成本、更靈活的部署、更廣的覆蓋以及更快的傳輸速度等特性來彌補蜂窩網(wǎng)絡在室內覆蓋的不足,共同提升用戶的移動通信滿意度。 |
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