随着物联网和大数据时代的迅猛发展，无线网络正面临着前所未有的挑战和机遇。在这一背景下，WiFi 6作为最新一代的无线网络技术，应运而生，满足了人们对更快速、更稳定网络连接的迫切需求。为了实现这一目标，WiFi 6引入了一系列先进的机制，其中包括CSMA/CA、CCA和BSS Coloring。
CSMA/CA（载波侦听多路访问/冲突避免）机制是WiFi网络中最基本的通信方式，其核心思想是在发送数据前先进行载波侦听，以确保信道空闲。如果侦听到信道忙，则设备会等待一段时间后再尝试发送，从而避免数据冲突。CSMA/CA机制通过智能地分配和管理信道资源，提高了网络的吞吐量和稳定性。
CCA（清除信道评估）机制是WiFi 6中用于评估信道状态的关键技术。在发送数据前，设备会利用CCA来检测信道上的噪声和干扰水平。如果信道质量不佳，设备会调整其传输参数或选择其他信道进行通信，以确保数据传输的可靠性。CCA机制的引入使得WiFi 6能够在复杂的网络环境中保持高性能。
BSS Coloring（基本服务集着色）机制是WiFi 6中一个创新性的功能，用于区分不同的基本服务集（BSS）。在密集部署的无线网络环境中，多个BSS可能会相互干扰，导致性能下降。通过为每个BSS分配一个独特的颜色标识，BSS Coloring机制使得设备能够更准确地识别和选择目标BSS，从而减少了不必要的干扰和冲突。
在WiFi 6之前的系统中，CSMA/CA（冲突避免的载波侦听多路访问）机制被广泛应用，以有效地避免信道干扰，确保数据能够稳定、高效地传输。CSMA/CA的核心思想是，在发送数据之前，先检测信道是否空闲。这一检测过程是通过比较信道上的信号功率与设定的功率门限值来实现的。如果信道空闲，即信号功率低于门限值，那么设备就准备发射数据；如果信道忙碌，设备则会继续等待，直到信道变得空闲。
当信道被判断为空闲后，发射设备会向目标设备发送一个RTS（请求发送）信号，询问是否可以开始数据传输。目标设备在接收到RTS后，如果确认可以接收数据，就会回复一个CTS（允许发送）信号。一旦得到CTS的确认，发射设备就会开始发送数据，而目标设备在接收到数据后会回复一个ACK（确认）信号，以告知发射设备数据已成功接收。这种机制的设计，有效地减少了数据在传输过程中的冲突和干扰，提高了无线网络的稳定性和可靠性。同时，它也使得多个设备能够在同一信道上实现多路访问，提高了信道的利用率。
信道底噪类似于RF接收天线的底噪，它可以通过一定的计算方法得出，这个计算涉及到信号带宽的对数和噪声系数，其单位通常是dBm。这个底噪值实际上是影响接收机灵敏度的噪声部分，也就是说，在噪声环境下，接收机能够检测到的最小信号强度。
在CCA中，有两个重要的门限，信号检测门限（CCA-SD）和能量检测门限（CCA-ED）。信号检测门限主要用于检测信道中是否存在802.11信号的前导码。前导码是周期性时域信号，并且是所有802.11物理包共用的，因此可以通过相关算法进行有效检测。通常，只要信噪比（SNR，即前导码功率与底噪功率的比值）大于4dB，我们就可以判断检测到了前导码。而能量检测门限则通常设定得比信号检测门限高20dB，即CCA-ED = CCA-SD + 20dB。这意味着只有当信道中的能量（即接收信号功率）超过这个较高的门限时，才会被认为是“忙”的状态。
在实际应用中，判断信道是否“忙”通常是通过将接收到的信号功率与这两个门限进行比较来实现的。如果信号功率超过了信号检测门限，但未达到能量检测门限，那么可能意味着信道中存在较弱的信号，但不足以判断为“忙”。而如果信号功率超过了能量检测门限，那么则可以确定信道为“忙”状态，此时设备会避免在该信道上发送数据，以避免干扰或冲突。
BSS Coloring策略是为不同的接入点（AP）分配独特的身份标记，这种标记在物理层（PHY）表现为6bits的BSS Color标记。这种设计使得每个AP在无线网络中具有唯一的标识，有助于提升网络管理的效率和准确性。
这6bits的BSS Color标记位于PHY PPDU（物理层协议数据单元）前头的HE-SIG-A字段的HE-SIG-A1部分。这样的位置安排有其独特的原因：接收机在接收到PPDU时，无需对整个数据包进行解包操作，就可以直接通过读取HE-SIG-A1中的BSS Color标记来判断数据包的来源AP。这大大简化了接收机的处理流程，提高了数据处理的速度和效率。
在PPDU包的结构中，HE-SIG-A字段占据了重要的位置，并被进一步细分为HE-SIG-A1和HE-SIG-A2两部分，每部分各占26bits。其中，HE-SIG-A1位于HE-SIG-A字段的前部，包含了BSS Color标记等关键信息。这种结构设计使得HE-SIG-A字段能够高效地携带和传递关于AP身份和其他重要参数的信息，为无线网络的顺畅运行提供了有力的支持。
BSS Coloring策略通过为不同AP分配独特的身份标记，并在PHY层以特定的方式呈现这些标记，实现了对无线网络中AP的高效管理和识别。这种策略不仅提升了网络管理的效率和准确性，也为无线网络的进一步发展提供了坚实的基础。
在没有BSS Coloring之前，多个使用相同信道的设备可能会互相干扰，导致信道使用效率低下。以36信道为例，如果周围多个设备都使用这个信道，它们之间就会产生干扰，使得设备误认为信道一直被占用，从而无法有效发送数据包。
BSS Coloring机制的引入，就像给无线网络中的设备涂上不同颜色的标签，使得设备能够区分来自同一基本服务集（BSS）的信号和来自其他重叠基本服务集（OBSS）的信号。在BSS Coloring机制下，当设备接收到数据包时，它会检查HE-SIG-A1中的BSS color字段，判断信号是否来自与之关联的AP。如果颜色一致，设备就会采用较低的干扰门限标准，如CCA信号检测门限（CCA-SD），来判断信道是否空闲。这样的设计使得同一BSS内的设备在判断信道是否可用时更加敏感，提高了信道利用率。
然而，如果BSS color字段与关联的AP不一致，设备就会认为信号来自OBSS，此时它会采用更高的门限标准，如CCA能量检测门限（CCA-ED），来判断信道是否空闲。这种设计可以减少设备对OBSS信号的误判，避免不必要的干扰，从而提高了空间复用效率。
相比WiFi 4和WiFi 5，WiFi 6在信道干扰判断方法上有了显著的提升。WiFi 4和WiFi 5在判断信道是否空闲时，均采用统一的CCA-SD门限，这往往导致信道被轻易判断为忙碌状态，降低了信道利用率。而WiFi 6通过引入BSS Coloring机制，使得设备能够根据不同的信号来源采用不同的门限标准，从而更准确地判断信道状态，提高了无线网络的性能和稳定性。
