不只是更快從Wi-Fi 6的技術特點說起

對于很多人來說，Wi-Fi 6就像是突然出現一般，因為他們在腦海中搜索一番后，會發現并沒有像2G、3G、4G一樣經歷過Wi-Fi 2、Wi-Fi 3的時代，Wi-Fi 6是從哪里冒出來的？

老朋友，新面孔

其實Wi-Fi6并非憑空出現，它的“前世”IEEE 802.11ax在兩年前就出現在大家的視野中。IEEE802.11是現今無線局域網通用的標準，它是由電氣和電子工程師協會（IEEE）所定義的無線網絡通信的標準。像802.11n、802.11ac想必大家都有聽過，它們正是目前絕大多數用戶的路由器、手機、筆記本電腦等具備無線功能的產品所基于的技術標準。在IEEE 802.11標準發展的過程中，1999年工業界成立了Wi-Fi聯盟，其成立的主要目的是在全球范圍內推行Wi-Fi產品的兼容認證，發展IEEE 802.11標準的無線局域網技術。Wi-Fi聯盟是一個商業聯盟像我們熟悉的Wi-Fi商標，就是它所擁有的。

802.11ax是802.11ac后最新無線局域網標準，標準草案由IEEE標準協會的TGax工作組制定，它于2014年5月成立，至2017年11月已完成第二版標準草案。所以在2017年，我們就看到有上游廠商推出802.11ax無線芯片：在2018年，市場上就已經有支持802.11ax的無線路由器。2018年10月，負責商業認證的Wi+Fi聯盟為了更好地推廣Wi-Fi技術，重新命名了Wi-Fi標準，其中802.11ax被命名為Wi-Fi 6，并于2019年秋季正式啟動產品認證。為了讓用戶更容易了解他們的設備所支持的Wi-Fi標準，802.11ac和802.11n也同時被改稱為Wi-Fi 5和Wi-Fi 4。自此，Wi+Fi變得跟4G、5G一樣，讓廣大普通用戶一眼就能通過數字大小來識別Wi+Fi標準的性能。

不得不說，就目前的情況來看，Wi-Fi聯盟對Wi-Fi標準采用的全新命名規則，確實對于其推廣起到了不小的作用。無論是從各種場合的能見度還是從消費者的認知來看，Wi-Fi都要比此前的802.11ax更具傳播性。

Wi-Fi 6的殺手锏

那么，Wi-Fi 6相比Wi-Fi5、Wi-Fi 4的進步到底體現在哪些方面？讓我們先從基本的規格說起。Wi-Fi 4（802.11n）發布于2009年，率先支持40MHz頻寬與MIMO，理論帶寬從802.11a/g的54Mbps—下子提升到了600Mbps（單流帶寬150Mbps）.并同時支持2.4GHz與5GHz兩個頻段，支持64-QAM。4年后第一版Wi-Fi 5（Wave1）誕生，頻寬提升至80MHz，單流帶寬提升至433Mbps。2016年的第二版Wi-Fi5 （Wave2）則將頻寬翻倍到160MHz，支持256-QAM，單流帶寬提升至867Mbps，不過Wi-Fi 5只支持5GHz頻段。Wi-Fi6對比前兩代標準，不但能同時支持2.4GHz和5GHz頻段，還將單流帶寬提升至1201Mbps，并且可以同時支持8個終端上行/下行，理論吞吐量最高可達9.6Gbps。后文中，我們可以通過三個標準的主要技術規格對比，了解它們的區別。

不過，速度的提升并不是Wi-Fi 6的終極目標，它要解決更多的問題。無線網絡技術發展初期，只是被定義在小范圍空間內，少數設備互聯的網絡，比如在家庭、辦公室等場合，其數據傳輸能力和范圍比較有限。不過隨著Wi-Fi 5普及后，大量公共場合和開放式環境都開始布置無線網絡，部分人流較多的場合在瞬時甚至可能會有高達數千的數據終端連接請求，比如火車站、飛機場、演唱會現場等。但我們也注意到在這樣的公共場合下，連接到無線網絡后無論是速度還是連接穩定性都不夠理想，使用體驗很糟糕。其中固然有網絡布置、節點數量等原因，但是更重要的還是之前的無線網絡標準壓根就沒考慮過這么多并發連接需求的應用情況，因此才出現了各種各樣的問題。

為了解決這樣的問題，Wi-Fi6在制定初期就考慮要滿足更多用戶聯網以及處理更多并發任務的需求。簡單來說，Wi-Fi 6標準肩負著實現高帶寬、低時延、多用戶連接的歷史使命。要達到這樣的目標，Wi-Fi 6標準中加入了幾項關鍵技術：OFDMA、MU-MIMO、1024-QAM、BSS Coloring以及TWT。

0DFMA：減少阻塞

ODFMA，名為正交頻分多址技術。這項技術的目的是將傳輸帶寬劃分為正交的、互不重疊的一系列子載波集，為不同的用戶分配使用不同的子載波集，因此實現可以連接更多用戶的目的。相比之下，傳統ODFM中的每一個用戶都會獨自占據整個信道頻率，這會帶來用戶排隊和網絡通信擁堵。ODFMA的優勢在于可以在時間和帶寬上對頻段進行分割，容納更多用戶的同時保證傳輸速率。ODFMA通過信道劃分，同時向多個用戶傳遞數據，大幅度改善了多用戶條件下的傳輸情況。具體到產品上來說的話，在Wi-Fi6上，20MHz信號通道上的載波數量被提高到了256個，其中234個傳輸數據，剩下的是一些系統通信和校驗等信息，這樣一來用戶數量大增，更多用戶可以連接在Wi-Fi6上進行通信。

用一個通俗的例子來說明該技術的進步，讓我們把無線數據傳輸的過程想象成貨車載貨，貨就是數據。在Wi-Fi 5路由器上，不論貨物大小都用固定的貨車運送，一輛貨車只載一件貨物，如果貨物很小就會造成貨車空間的浪費。而在支持OFDMA的Wi-Fi 6路由器上，一輛貨車可以裝載眾多不同大小的貨物，裝滿后才發車，這樣能充分利用貨車空間。也就是說Wi-Fi 6可實現在每個時間段內多個終端同時并行傳輸，而不必依次排隊等待，提升了無線接入的效率。另外由于OFDMA對多徑信號比較強的處理能力，同時終端會選擇無線性能好的子信道集中發送功率通信，因此它還具備擴大覆蓋范圍，提高覆蓋質量的特質。

MU-MIMO：為多用戶而生

MU-MIMO，名為多用戶多輸入多輸出。顧名思義MU-MIMO是支持多用戶同時收發數據的技術。

在MU-MIMO出現之前，人們使用的無線路由器僅僅支持SU-MIMO，所謂SU-MIMO就是單用戶Single User的多輸入多輸出協議。在這個協議下，路由器的信號是單一的，根據和主機之間通信距離的遠近親疏來排序，實現多個設備的網絡連接。在這種情況下，如果一個設備需要長時間通信傳遞數據的話，那么其他正在等待的設備就可能產生卡頓。因為路由器只接受同時和一個設備通信，多個設備只能排隊。但是MU-MIMO不是這樣，MU-MIMO的信號同時在時間、頻段和空間三個維度上進行排序，就相當于同時有三組信號和設備溝通，這樣一來，設備就有更多的通道和路由器溝通，排隊和延遲也就被大大降低了。

雖然我們在Wi-Fi 5上就已經看到了它的應用，但它只引入了4x4 MU-MIMO下行鏈路。而Wi-Fi 6所支持的MU-MIMO，在Wi-Fi 5的基礎上增加了上行鏈路MU-MIMO，同時上下行鏈路最多可支持8x8 MU-MIMO，與Wi-Fi 5相比，下行鏈路容量增加了2倍，上行鏈路容量增加了8倍，從而大幅提高無線接入總容量。這其實跟我們使用的寬帶速度很像，Wi-Fi5就像上下行不對等的寬帶，下行快（多）上行慢（少），Wi-Fi 6則做到了上下行一樣快（多）。

1024-QAM：更大帶寬

所謂QAM，是指QuadratureAmplitude Modulation，也就是正交振幅調制的意思。QAM的目的是通過調制原始數據，使得信號能夠一次性傳輸足夠多的信息。QAM的關鍵數值都是2的次方，比如802.11n采用的64-QAM，是2的6次方，每次傳遞6bit數據;Wi-Fi5則改成了256-QAM也就是2的8次方，每次傳遞8bit數據;在Wi-Fi 6上則改成2的10次方，每次傳遞10bit數據。每次傳遞的數據越多，傳輸速度相對來說就越快，這是Wi-Fi6改進最積極的地方之_。

BSS Coloring：提升網絡效率

從目前的使用情況來看，Wi-Fi在家庭中體驗還是可以接受的，但是在公眾場合的使用體驗一般都很糟糕。比如在商場，即使布置了一百個甚至兩百個路由終端，但是這些路由器之間的協同工作方式是怎么樣的呢？這些路由器是否能組成一個網絡共同應對大量人群和設備的網絡需求呢？

在Wi-Fi5設備上，由于傳輸數據要占用一條信道，因此設備會采用一種名為CSMA/GA （CarrierSense Multiple Access withGollision Avoidance）機制，簡單來說就是傳輸前先查詢—下相應的信道是否有其他設備在使用，如果有那就標注為忙碌，等到信道空閑時才會使用。這種傳輸方式雖然簡單，但是信道利用率并不高，使用同一信道的設備越多，網絡堵塞的情況就會越嚴重。

而在Wi-Fi 6上，由于使用了OFDMA技術，多個設備可以共用一個信道同時傳輸數據，為此Wi-Fi6還引入了BSS Coloring著色機制。簡單來說就是給每一個設備進行獨立標注，然后在數據中加入相應的標簽，這樣即便同一個信道中有不同設備存在，傳輸數據時也會有相應的地址，直接發送到位而不會錯誤地發送給其他設備。再結合OFDMA共用信道的特色，這樣網絡的各個信道都可以一直維持最高效率運行，進一步提升網絡效率。

TWT：降低設備待機功耗

上述關鍵技術為Wi-Fi6的高性能、多用戶使用體驗鋪平了道路，但是這些更多的是為高速設備服務，而隨著智能家居的逐步推廣路由器上連接的往往不僅有手機、電腦等對網絡需求比較高的終端，也會有各種對帶寬要求不明顯的智能家居設備。這些設備一定程度上也會影響我們的網絡狀態，特別是當它們傳輸數據的時候，一定程度上也會拖慢網絡的響應速度，為此Wi-Fi 6引入了TWT，也就是Target WakeTime機制。

TWT機制是針對低速設備實行的，主要是面向對網絡帶寬要求不高的智能家居產品，例如只配置有2.4GHz頻段、20MHz頻帶的Wi-Fi設備等。當路由器與這些低速設備交換數據時，會同時生成一個喚醒時間表，只有到了需要喚醒時間，路由器才會喚醒設備進行數據交換。而且路由器也可以提前對不同的低速設備進行喚醒時間排序，避免同時喚醒多個設備引起網絡堵塞，這也是一種優化網絡帶寬利用率的技術手段。

小結

從Wi-Fi 6標準的各項關鍵技術不難看出，速度的提升只是表象，它更為關注的是解決如今無線網絡在面對多用戶、多應用接入下，速度、效率的提升，追求的是可以更高效地利用網絡容量為Wi-Fi用戶創造出色的用戶體驗。既然標準已定，那么業界的反應又是怎樣的？接下來讓我們一起去看看上游廠商在Wi-Fi6產品上的發展狀況。