Wi-Fi 6 的关键技术解读

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本文来自Qorvo半导体
 
在 Wi-Fi 6 标准发布了以后,市场上关于 Wi-Fi 6 的讨论日益增加,主要的关注点聚焦在 Wi-Fi 6 的标准跟以前的 Wi-Fi 有什么不同?在应用上面又有怎样的想象空间?在这里我们为大家分享一下。
 
首先,我们先来了解一下 Wi-Fi 6 及其关键技术。
 
所谓 Wi-Fi 6,也就是就是 802.11ax,这是上一代技术 802.11ac(也就是 Wi-Fi 5)的升级版标准。与上一代的技术相比,Wi-Fi 6 拥有更快的传输速度、能接入更多的设备,同时还能降低设备功耗。这主要通过下面的几项技术实现的:
 
1 OFDMA
 
Wi-Fi 5 采用 OFDM 技术,而 Wi-Fi 6 采用 OFDMA 技术。两者有啥区别呢?
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如果把数据传输比作货运,OFDM 技术一次只对一个用户发车,即使是一件小货物,车厢里空荡荡的,也要发一趟。上一个用户的货物发完了,再接着发下一个用户的。显然效率非常低。
 
而 OFDMA 就像我们现实生活中的快递物流,快递员将多个用户的货物装满卡车,再拉到小区里分发。每次车辆都是满载的,当然就大大提升效率了。
 
具体的说,在 OFDM(正交频分复用)技术下,每个用户(终端设备)在上传或下载数据时,在每个时间段内占用整个无线信道。终端设备按时分的方式轮流占用整个无线信道。
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而 OFDMA(正交频分多址)在频域上将无线信道划分为多个子信道(子载波),形成一个个时频资源块,用户数据承载在每个资源块上,而不是占用整个信道,从而实现在每个时间段内多个用户同时传输,即一次可以和多个终端通信,不必排队等待,提升了效率,降低了排队等待时延。
 
2 MU-MIMO
 
一条道路,车辆多,道路很拥堵。MU-MIMO 技术相当于增加了多层(多条)道路,从而大大提高交通效率。
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虽然早在 Wi-Fi 4 时代(802.11n)就开始使用 MIMO 技术了,但直到上一代 Wi-Fi 5(802.11ac)也只允许路由器一次与四个终端设备通信,且只支持下行 MU-MIMO。而 Wi-Fi 6 支持多达与 8 个终端设备同时通信,这相当于将原来的 4 条单向道路扩展到 8 条双向道路,就成倍提升交通效率了。
 
3 1024QAM
 
QAM,正交振幅调制,就是把数据信号转换为无线电波传输的过程。QAM 级别越高,每次发射的无线信号中包含的数据就越多。
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Wi-Fi 5 支持 256QAM(8bits /符号),而 Wi-Fi 6 支持 1024 QAM(10bits/符号),增加了 25%,好比每辆汽车能装载的货物更多,数据传输速率也就提升了 25%。
 
4 BSS Coloring
 
过去,Wi-Fi 为了避免在数据传输时发生冲突,每次传送数据前,会查看无线信道上是否有数据传送,如果有,先避让,等信道净空时再传送,这造成在忙碌时需不停地等待,耗费很多时间。
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BSS Coloring 就是为了解决这种情况而生,它通过在数据报头加入 6bits 的 BSS Color,让数据可在同一信道传输而不会互相干扰。
 
5 TWT
 
TWT,Target wake time,目标唤醒时间。Wi-Fi 6 采用了 TWT 技术,可以定义每个终端的不同唤醒时间,也就是只有终端设备在收到自己的“唤醒”信息后才进入工作状态,其余时间均处于休眠状态,借此可节省功耗,延长电池寿命。
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从以上关键技术看,Wi-Fi 6 主要具备以下优势:
 
得益于 160MHz 大带宽、1024QAM,OFDMA,MU-MIMO 等关键技术,Wi-Fi 6 速率大幅提升,理论最高速度接近 10Gbps。
 
多个终端可同时并行传输,不必排队等待、相互竞争,从而提升效率,降低了时延,以及提升了连接密度。
 
Wi-Fi 6 在带宽、时延、连接密度等方面性能提升后,就增强了其场景适应性,意味着其可应用于多种未来的业务场景。
 
主要包括 VR/AR、园区办公、智能制造、智慧城市、智慧教育、AI 辅助等应用。
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