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深度分析5G时代的WiFi6应用（二）

2020.9.29

Wifi6的技术革新

802.11ax又被称为“高效率无线标准”（High-Efficiency Wireless，HEW），将大幅度提升用户密集环境中的每位用户的平均传输率，有效减少网络拥塞、大幅提升无线速度与覆盖范围。其实，设计802.11ax的首要目的是解决网络容量问题，因为随着公共Wi-Fi的普及，网络容量问题已成为机场、体育赛事和校园等密集环境中的一个大问题。那么作为新一代WiFi协议的11ax具体都有哪些技术上的突破呢？

1、wifi6支持2.4G与5G

802.11ax协议基于2.4GHz和5GHz两个频段，这种双频段，并非是ac双频路由器那样不同的频段对应不同的协议，ax协议本身就支持两个频段。这显然迎合了当下物联网、智能家居等发展潮流。对于一些对带宽需要不高的智能家居设备，可以使用2.4GHz频段去连接，保证足够的传输距离，而对于需要高速传输的设备，就使用5GHz频段。

2、支持1024-QAM，数据容量更高

从调制上看WiFi 5是256-QAM，WiFi-6是1024-QAM，前者的数据流最大支持4个，后者则最大支持8个，因此WiFi 5的理论吞吐量可以做到3.5Gbps，而WiFi 6则可以做到惊人的9.6Gbps。

3、支持完整版的MU-MIMO

MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）即为为多输入多输出技术，是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，实现以更小的代价达到更高的用户速率，从而改善通信质量。实际上 IEEE在802.11n协议时代就引入了MIMO技术，而MU-MIMO技术可以理解为它的升级版或者是多用户版本。

通俗来说，以前在802.11n上面的MIMO只能说是SU-MIMO即单用户MIMO，传统的SU-MIMO路由器信号呈现一个圆环，依据远近亲疏，依次单独与上网设备进行通讯。当接入的设备过多时，就会出现设备等待通讯的情况；更为严重的是，这种依次单独的通讯，是基于设备对AP（路由器或热点等）总频宽的平均值。也就是说，如果拥有100MHz的频宽，按照“一次只能服务一个”的原理，在有3个设备同时接入网络的情况下，每个设备只能得到约33.3MHz频宽，另外的66.6MHz则处于闲置状态。即在同一个Wi-Fi区域内，连接设备越多宽频被平均得越小，浪费的资源越多，网速也就越慢。

【技术分享】探索5G时代的WiFi6应用

MU-MIMO路由器则不同，MU-MIMO路由的信号在时域、频域、空域三个维度上分成三部分，就像是同时发出三个不同的信号，能够同时与三部设备协同工作；尤其值得一提的是，由于三个信号互不干扰，因此每台设备得到的频宽资源并没有打折扣，资源得到最大化的利用，从路由器角度衡量，数据传输速率提高了3倍，改善了网络资源利用率，从而确保Wi-Fi无间断连接。MU-MIMO技术就是赋予了路由器并行处理的能力，让它能够同时为多台设备传输数据，极大地改善了网络拥堵的情况。在今天这种无线联网设备数量爆发式增长的时代，它是比单纯提高速率更有实际意义的。

值得一提是WiFi5中也使用了MU-MIMO功能，但它天生不足：设备需要连接在同一5G频段下，要全部支持MU-MIMO功能。且设备数量要刚刚好才能触发这个功能。最重要的一点是WiFi5下的MU-MIMO功能只支持数据下行，上传数据时还是走得SU-MIMO。而WiFi6给我们带来了完整版的MU-MIMO功能——至少它支持数据上行和下行。相比于WiFi中最大的4×4 MU-MIMO规格，WiFi6拥有了8×8 MU-MIMO——最多可以同时支持向8个终端传输数据。如此一来适用的场景便多了许多，这时MU-MIMO才到了真正能用的地步。

4、OFDMA技术

长久以来，WiFi一直采用OFDM作为核心传输方案。

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）即正交频分复用技术，是由多载波调制发展而来的一种实现复杂度低、应用最广的一种多载波传输方案。OFDM主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰（ISI）。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上可以看成平坦性衰落，从而可以消除码间串扰，而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。用一个简单的例子来说明：假设我们现在有很多车要从A地到B地，没有使用OFDM技术之前，路是一条路，所有的车四处乱开，横冲直撞，结果谁都快不了。现在使用了OFDM技术，将一条大路划分为很多个车道，大家都按照车道驾驶，这样既可以提高速度，又能减少车与车之间的干扰。同时这条道的车多了，就匀一点到那条车少的道上去，管理上也方便很多。

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