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WiFi 6的核心技术

2020年10月09日  | 萬仟网网络运营  | 我要评论
与Wi-Fi 6前几代Wi-Fi技术相比,在物理帧、调制、编码、多用户并发等多方面进行了技术改进和优化。Wi-Fi 6的关注点不只是单设备的峰值速率,Wi-Fi 6更关注的是应用、用户体验和整个无线环境的优化。Wi-Fi 6协议的设计目标和关注点,更贴合于现阶段多Wi-Fi终端、多应用普及的场景。现阶段各类终端和应用繁多,如视频类应用、即时通讯类应用等,因此无线场景中多并发、短报文的情况越来越多,早期的Wi-Fi协议应对这种情景并无技术优势,而Wi-Fi 6针对这些场景做了大量的改进和优化,能大幅度的提.
  • 与Wi-Fi 6前几代Wi-Fi技术相比,在物理帧、调制、编码、多用户并发等多方面进行了技术改进和优化。Wi-Fi 6的关注点不只是单设备的峰值速率,Wi-Fi 6更关注的是应用、用户体验和整个无线环境的优化。
  • Wi-Fi 6协议的设计目标和关注点,更贴合于现阶段多Wi-Fi终端、多应用普及的场景。现阶段各类终端和应用繁多,如视频类应用、即时通讯类应用等,因此无线场景中多并发、短报文的情况越来越多,早期的Wi-Fi协议应对这种情景并无技术优势,而Wi-Fi 6针对这些场景做了大量的改进和优化,能大幅度的提升大家的无线体验。
  • Wi-Fi 6作为致力提升无线使用效率和用户真实体验的标准,定义了很多和以往协议截然不同的技术规格。例如更高的调制阶数(1024-QAM)、更窄的子载波间隔、上下行OFDMA技术、上下行MU-MIMO技术(其中下行MU-MIMO在Wi-Fi 5时引入)、空间复用技术等。
  • 以下是在802.11ax当中使用到的关键技术

1. OFDMA

在这里插入图片描述
如上图所示在802.11ax(wifi6)之前,数据传输采用的是OFDM模式,在一个时间段只能传输一个用户的数据包。
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802.11ax引入了一种更高效的模式OFDMA,如上图所示,一个时间段可以同时传输user1,user2,user3的数据包。OFDMA 相比 OFDM 一般有三点好处:

  • 更细的信道资源分配
  • 提供更好的Qos,可降低时延
  • 更多的用户并发及更高的用户带宽

2. MU-MIMO

2.1 MIMO技术
在这里插入图片描述
如上图所示,我们可以将wifi的数据通信简单理解成水龙头给水盆放水,水龙头是wifi AP ,水盆可看做手机,那么如何增大水流呢(增加吞吐量)?

  • 增大带宽
  • 增加天线的数量(如下图所示),通过双天线给手机发送两个数据流,提高数据的速率
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    2.2 MU-MIMO
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  • WiFi6支持8个天线发送数据流,可以让网速增加到8倍。
  • MU-MIMO 使用信道的空间分集来在相同带宽上发送独立的数据流,在 AP 中引入 MU-MIMO 技术,同一时刻就可以实现 AP 与多个终端之间同时传输数据,大大提升了吞吐量。
  • 虽然 802.11ax 标准允许 OFDMA 与 MU-MIMO 同时使用, 但不要 OFDMA 与 MU-MIMO 混淆。 OFDMA 支持多用户通过细分信道(子信道) 来提高并发效率,降低延迟,适用于低带宽应用; MU-MIMO支持多用户通过使用不同的空间流来提高吞吐量,适用于高带宽的应用。
    在这里插入图片描述
    如上图所示借助 DL OFDMA技术(下行),可同时进行 MU-MIMO 传输和分配不同 RU 进行多用户多址传输,既增加了系统并发接入量,又均衡了吞吐量。

3. 1024-QAM

802.11ax 标准的主要目标是增加系统容量降低时延,提高多用户高密场景下的效率。

  • 802.11ac 采用的 256-QAM 正交幅度调制,每个符号传输 8bit 数据(2^8=256),
  • 802.11ax 将采用 1024-QAM 正交幅度调制,每个符号位传输 10bit 数据(2^10=1024),从 8 到 10 的提升是 25%,也就是相对于 802.11ac 来说,802.11ax 的单条空间流数据吞吐量又提高了 25%。
    在这里插入图片描述

4. Spatial Reuse & BBS Coloring

  • Wi-Fi 射频的传输原理是在任何指定时间内,一个信道上只允许一个用户传输数据,如 果 Wi-Fi AP 和客户端在同一信道上侦听到有其他 802.11 无线电传输,会产生同频干扰的问题,则会自动进行冲突避免,推迟传输,因此每个用户都必须轮流使用。
  • 如一个区域中有多个路由器,当传输数据时,有两个及以上使用同一频率同一信道进行数据传输,则会发生同频干扰。
  • 802.11ax 中引入了一种新的同频传输识别机制,叫 BSS Coloring 着色机制,在 PHY报文头中添加 BSS color 字段对来自不同 BSS 的数据进行“染色”,为每个通道分配一种颜色,该颜色标识一组不应干扰的基本服务集(BSS),接收端可以及早识别同频传输干扰信号并停止接收,避免浪费收发机时间。如果颜色相同,则认为是同一 BSS 内的干扰信号,发送将推迟;如果颜色不同,则认为两者之间无干扰,两个 Wi-Fi 设备可同信道同频并行传输。
  • 在这里插入图片描述

参考文献:华为Wi-Fi6技术白皮书

本文地址:https://blog.csdn.net/sinat_37168842/article/details/108985988

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