「行業(yè)文章」Wi-Fi 6到底6在哪里？

Wi-Fi(IEEE 802.11)自20多年前問世以來一直在不斷發(fā)展，以滿足人們不斷增長的對更高數(shù)據傳輸速率以及更多場所和室內覆蓋范圍的需求。最近推出的Wi-Fi 6和6E – Wi-Fi 6(E)–除了提高數(shù)據傳輸速率和覆蓋范圍，和5G互補實現(xiàn)全面的室內和室外連接，還著重于提高數(shù)據吞吐量，擴展通道容量和降低干擾，如圖1所示。

圖1. Wi-Fi 6(E)和5G 結合可實現(xiàn)充分連接(圖片來源：Soitec)

數(shù)據吞吐量根據傳輸?shù)臄?shù)據類型不同來實現(xiàn)差異化，數(shù)據速率考慮了所有數(shù)據，包括管理和控制數(shù)據。數(shù)據吞吐量僅指用戶數(shù)據–有用的有效負載。Wi-Fi 6(E)優(yōu)化了傳輸?shù)臄?shù)據包結構，因此與以前的Wi-Fi標準相比，它包含的有效負載百分比更高。

隨著世界各地的家庭和場所擁有大量的連接“物”，從嬰兒監(jiān)護儀到智能超高清(UHD)顯示器，Wi-Fi標準的發(fā)展需要解決，以解決互連設備數(shù)量的爆炸式增長。IDC方面認為，目前Wi-Fi 6 正處于導入期與高速增長期，逐步替代處于成熟期的Wi-Fi 5 和已處于衰退期的Wi-Fi 4 產品的序幕已經從2020年開啟。

圖2. 2014-2023中國網絡無線市場規(guī)模預測

由于市場潛力巨大，Wi-Fi 6(E)當然也成為了眾多半導體芯片廠商追逐的熱點，過去幾年中，收購合并事件頻頻發(fā)生。《NXP以17.6億美元收購Marvell無線連接業(yè)務》、《安森美將收購WiFi行業(yè)領導者Quantenna》、《官宣：英飛凌收購賽普拉斯案完成審批!》《Wi-Fi 6芯片出貨量預計爆漲六倍，誰先受益?》、《WiFi 6即將到來!高通、聯(lián)發(fā)科搶跑》等報道反映了這種趨勢。

同時，在Wi-Fi 6技術標準應用推廣步伐逐步加快的發(fā)展背景下，TP-Link、華為、小米、華碩、Netgear等多家路由器廠商推出支持Wi-Fi 6標準的路由器產品以迎合市場發(fā)展需求，而從產品的發(fā)展情況分析，現(xiàn)階段的Wi-Fi 6相關路由器產品定價高，多采用4核芯片，主要面向游戲場景，無線速率均在3,000Mbps以上，其中，華碩GT-AX11000的速率可達11,000Mbps以上。伴隨Wi-Fi 6路由器應用規(guī)模進一步擴大，相關產品價格將趨于下降。

要解決的，不單是“快”

Wi-Fi 6(E)實現(xiàn)了具有挑戰(zhàn)性的家庭應用場景，例如游戲UHD虛擬現(xiàn)實(VR)流及其與大量其他連接設備的共存，例如越來越流行的具有語音識別功能的智能助手。在辦公室和大型場所，Wi-Fi 6(E)通過可靠的網絡連接提供無縫的體驗，同時改善了移動的和分布式設備(如智能手機和筆記本電腦)的電池消耗–插入供電設備的功耗也得到了改善。

《10.8Gbps!“三頻”Wi-Fi 6再度刷新無線傳輸速率新紀錄》一文向我們展示了作為移動連接的新標桿，三頻Wi-Fi 6是如何創(chuàng)造無線傳輸速率紀錄的;而在《噓!Wi-Fi 6的兩項本領為爭誰更實用吵起來了》一文中，您將對“2x2雙頻并發(fā)與160MHz頻寬，誰更實用?”這個話題有更深度的了解。

但正如我們之前多次強調的那樣，絕對的高速率并不是Wi-Fi 6(E)最關鍵的賣點，其關鍵點在于如何為所有的用戶提供所有的數(shù)據，且質量都能滿足他們對于服務的需求，所以這是關于總體網絡容量的問題，而并非在Wi-Fi網絡里某一個節(jié)點連到AP，能發(fā)送最快的速率是多少。

數(shù)據顯示，到2023年，公共Wi-Fi熱點的數(shù)量將增加四倍，達到近6.28億個，其中11%將是Wi-Fi 6(E)。因此，無論是網絡建設、終端設備、芯片研發(fā)，都應該圍繞著網絡容量的擴展和網絡效率的角度來開展部署。

Wi-Fi 6成功的關鍵

空間復用和頻率共存、高階數(shù)據調制、上行(UL)/下行(DL)正交頻分復用訪問(OFDMA)、多用戶–多輸入多輸出(MU-MIMO)、調度和目標喚醒時間(TWT)、BSS著色(BSS Coloring)、新的6GHz頻譜等新技術的大量引入，是Wi-Fi 6成功的關鍵。

我們以MU-MIMO和OFDMA為例，來具體看看。

在Wi-Fi 6(E)中，熱點(AP)決定哪些設備用于發(fā)送/接收，何時使用什么資源以及發(fā)送多少數(shù)據，這與先前Wi-Fi版本的分權式相反。如圖2所示，這可以對于不同類型設備產生的各種大小的數(shù)據包更有效地利用頻譜，OFDMA可按時間和頻率分配用戶數(shù)據包，而OFDM僅在時域上分配用戶數(shù)據包。為了達到Gbps數(shù)據速率，Wi-Fi 6(E)可以將OFDMA與廣帶寬上的高階數(shù)據調制相關聯(lián)，這會導致信號波形非常復雜，從而使Wi-Fi射頻前端(RFFE)的記錄具有線性。

圖3. OFDM和OFDMA以及傳統(tǒng) Wi-Fi和 Wi-Fi6(E)對比(圖片來源：Soitec)

MU-MIMO利用熱點(AP)的多個射頻前端和天線，允許多個用戶設備同時通信。通過更有效地利用發(fā)送時間，獨特調制的多個數(shù)據幀可以同時發(fā)送。其實MU-MIMO并非全新的技術，此前在Wi-Fi 5規(guī)范中就可以同時向4個終端共享下行的MU-MIMO數(shù)據包，但Wi-Fi 6現(xiàn)在上行和下行都可以支持MU-MIMO。也就是說，不僅是從AP向終端發(fā)送數(shù)據包的時候可以一個數(shù)據包同時面向多個終端節(jié)點發(fā)送，同時這幾個終端節(jié)點也能夠協(xié)調，同時向AP端、網絡上行發(fā)送數(shù)據包。數(shù)據包同時到達AP，AP也能夠解碼、同時接收所有的數(shù)據包，因此效率就有所提高。《巧克力、Sex、紅酒、Wi-Fi哪個更重要?超半數(shù)人竟然選擇了它……(上)》和《巧克力、Sex、紅酒、Wi-Fi哪個更重要?超半數(shù)人竟然選擇了它……(下)》兩篇文章對此進行了詳細介紹。

但在實際應用中，要想將Wi-Fi 6/6E的性能發(fā)揮到極致，單憑Wi-Fi本身的性能提升還不足夠，《沒有這種設計，再強的Wi-Fi性能也出不來》一文中就詳細介紹了Wi-Fi 6/6E在智能家居中的典型應用。

除了連接，Wi-Fi能做什么?

雖然用戶無法看到Wi-Fi信號，但實際上Wi-Fi信號會在家中不停的發(fā)生碰撞和反射，所以不同的人、寵物、物體在家中進行移動時，對環(huán)境擾動的射頻信息都是不同的。從技術角度來看，我們完全可以通過射頻環(huán)境的變化來感知和判斷是誰在家中進行移動。

《認為Wi-Fi只能用來聯(lián)網是件非常幼稚的事情》一文介紹了三個全新的Wi-Fi應用場景，也許會給我們帶來新的靈感：

第一，動作偵測。在家庭安防的應用，無需通過攝像頭或其他感應器進行監(jiān)測，只要家中部署了網狀網絡Wi-Fi，就可以偵測到主人離開家之后是否突然有人闖入，并且通過動作偵測判斷這是家人還是陌生人。

第二，位置跟隨。家中的智能照明產品、音頻設備、智能電視可以跟隨用戶位置的移動而改變操作的具體位置，比如在主人從一個房間走到另外一個房間、或者從客廳走到臥室的過程中，這些智能產品依然可以提供無縫的用戶體驗。

第三，遠程監(jiān)測。如果整個樓宇都部署了網狀網絡，在一些非常緊急的情況下，安防人員可以通過射頻信號的偵測，遠程掌控住戶家中是否有人?一共有多少人在樓宇內?這些人分布在哪些位置?而無需進入到住戶家中進行查看。

圖4：Wi-Fi帶來的新興應用(圖片來源：高通)

在可預見的未來，得益于高速率、低時延、低功耗等性能優(yōu)勢，相比Wi-Fi 4、Wi-Fi 5等歷代Wi-Fi技術標準，Wi-Fi 6的應用發(fā)展情況將很快從以手機、平板電腦、筆記本電腦等消費級電子終端為驅動的第一階段，邁向以智能家居、智慧城市等物聯(lián)網應用為驅動的第二階段，并迅速向以虛擬現(xiàn)實、超高清視頻應用等新一代高速率應用為驅動的第三階段演進。