WiFi6技术特点和现状调研

WiFi6现状调研

*文献来源知网近两年权威期刊综述文章

2020-05《WiFi6技术现状综述》

国家无线电监测中心检测中心 黄宇 李雨汝

1、WiFi6概述

2019年，IEEE发布最新的 WiFi标准协议 802.11ax，即 WiFi 6。它可以同时支持2.4GHz和 5GHz频段，最高传输速率达 9.6Gbit/s。2020年年初，WiFi联盟宣布将可在 6GHz频段运行的 WiFi 6设备命名为 WiFi 6E。E代表
Extended，即由原有的频段扩展至 6GHz频段

2、WiFi6技术特点

（1）OFDMA

WiFi 6 使用正交频分多址接入（OFDMA）的信道访问技术，该技术将无线信道划分为大量的子信道，每个子信道承载的数据对应不同的接入设备，从而有效提升数据速率。当单设备连接使用时，WiFi 6的理论最大速率是9.6Gbit/s，比 WiFi 5高 40％（WiFi 5理论最大速率为 6.9Gbit/s）。其更大的优点在于可将理论峰值速率切分至网络内每一台设备，从而提高网络上每台设备的接入速率 。

（2）MIMO

WiFi 6 还采用了多用户多输入多输出（MU-MIMO）的技术。该技术使设备可以同时对包含多个天线的无线接入点做出响应，从而使接入点可与多个设备即时通信。而在 WiFi 5中，接入点可以同时与多个设备连接，但是这些设备无法同时响应。

（3）TWT

目标唤醒时间（TWT，Target Wake Time）技术是 WiFi 6重要的资源调度技术，该技术允许设备协商唤醒发送或接收数据的时间和时长，无线接入点可以将客户端设备分组到不同的 TWT周期，从而减少唤醒后同时竞争无线信道的设备数量。TWT技术还增加了设备睡眠时间，从而大大提高了电池寿命，降低了终端功耗。据统计，采用TWT技术能够节约终端功耗 30%以上，更有利于 WiFi 6技术满足未来物联网终端对低功耗的要求。

（4）BSS

为了提升密集部署环境中系统整体性能并实现对频谱资源的有效利用，解决同频干扰问题，WiFi 6在上一代技术的基础上增加一种新的同频传输机制，即基本服务集着色（BSS Coloring）机制。该机制通过在报文头中添加了 BSS Coloring字段对来自不同基本服务集（BSS）的数据进行“染色”，为每个通道分配一种颜色，接收端可根据报文头的 BSS Coloring字段及早识别同频干扰信号，并停止接收，避免浪费收发时间。在该机制下，如果接收到的报文头颜色相同，则认为是同一 BSS内的干扰信号，发送将推迟；反之，则认为两者之间无干扰，两个信号可以同信道同频进行传输。

3、WiFi6技术的典型应用场景

（1）大宽带视频业务承载

随着人们对视频体验要求的不断提升，各类视频业务的码率也在不断提升，由标清到高清，从 4K到8K，直至现在的 VR视频。但随之而来的是对传输带宽的要求日益增加，满足超宽带视频传输要求成为视频业务面临的重大挑战。WiFi 6技术支持 2.4GHz和 5GHz频段共存，其中 5GHz频段支持 160MHz带宽，**速率最高可达 9.6Gbit/s，**5GHz频段相对干扰较少，更适合传输视频业务。同时通过 BSS着色机制、MIMO技术、动态 CCA等技术可降低干扰、降低丢包率，为用户带来更好的视频体验。

（2）网络游戏等低时延业务承载

网络游戏类业务属于强交互类业务，对带宽、时延等有更高的要求。尤其是新兴的 **VR游戏，**其最好的接入方式就是 WiFi无线方式。WiFi 6的OFDMA信道切片技术能够为游戏提供专属信道，降低时延，满足游戏类业务特别是 VR游戏业务对低时延传输质量的要求。

（3）智慧家庭智能互联

智能互联是智能家居、智能安防等智慧家庭业务场景的重要组成部分。当前家庭互联技术存在不同的局限性，WiFi 6技术将给智能家庭互联带来技术统一的机会。它将高密度、大数量接入、低功耗等特点优化集成在一起，同时又能与用户普遍使用的各种移动终端兼容，提供良好的互操作性。

4、总结

WiFi 6 技术作为近年新兴的无线局域网技术，以其高速率、大带宽、低时延、低功耗的特点受到人们的青睐，能够广泛应用于视频、游戏、智慧家庭等多种业务场景，为人们的生活提供更多便利。

2021-07《WiFi6好处知多少》

记者 齐旭

（1）数据显示，2020年，中国网络视频使用率提升至 93.7%，移动游戏用户规模为 6.54亿，预计到 2022年，中国人均联网设备数将增至 4.4台。自 2020年 WiFi6路由器产品问世，一年多以来，WiFi6产品已占到 30%以上的市场份额，并且市场份额还在逐步上升。

（2）“WiFi6主要是用了 OFDMA（正交频多分址）、MU-MIMO（多用户多入多处技术）。首先MU-MIMO在多用户情况下同时工作，允许路由器一次与多达 8个设备通信，吞吐量的效能较WiFi5翻两三倍，最终入户带宽可以达到千兆级的上传速度。”高通技术公司产品市场总监胡鹏说。

（3）此外，WiFi6引用 OFDMA技术，可以将 WiFi网络频段“派送”给不同的对象，相比 WiFi5可大幅减少多设备并发时的“排队”现象，使得时延进一步降低。哪怕背景有很大的流量干扰，效率依然很高。

（4）“IDC预测，2024年，WiFi6将成为主流的 WiFi标准。也有分析机构预测，到 2022年，所有供应商的 WiFi6芯片年出货量将超过 10亿颗，但以目前的发展来看，这一数字绝对会超过 10亿颗。从思科的调研结果来看，到 2022年，新的终端超过一半都将支持 WiFi6，虽然这看起来有些激进，但是并不奇怪。”胡鹏如是说，例如，高通的旗舰或者次旗舰解决方案可支持 WiFi6全部功能特性，在入门级的解决方案中支持 WiFi6的部分关键特性，称之为 WiFi6 Ready。从这些层面上可以看到，远超过一半设备早已经支持了 WiFi6的关键特性。

2021-07《无线路由器、网状网络向WiFi 6的过渡》

安森美半导体无线联接和信号处理业务产品高级经理 Anubhava Jain

（1）WiFi技术

2019年，802.11ax（WiFi 6）出现。WiFi 5（11ac-160 M Hz）可以达到的理论最大速度为 6.9 Gb/s，而 WiFi 6（11ax-160 M Hz）可以达到 9.6 Gb/s。WiFi 5工作在5 GHz频段，而 WiFi 6支持 2.4 GHz，5 GHz和 6 GHz频段。

（2）“频段“代表什么

双 /三频路由器是当下主流。双频意味着路由器使用频谱的 2个频段来传输数据包，即 2.4 GHz和 5 GHz。三频路由器使用 2.4 GHz，5 GHz和 6 GHz频段传输数据，支持设备使用频段控制算法选择网络，通过平衡三个频段中每个频段的负载来减少网络的拥塞。2.4 GHz频段比 5 GHz和 6 GHz频段更拥挤。但使用 2.4 GHz频段的优势之一是比 5 GHz/ 6 GHz的穿墙效率高，可确保更好的覆盖范围。在后一种情况下，8×8多输入多输出（MIMO）模式将有助于范围扩展。

（3）天线和空间流

MIMO规范在 4×4，1×1等天线配置方面具有重要的作用。数字表示发射（Tx）/接收（Rx）天线的数量。选择合适路由器的另一个考虑是空间流（SS），通常将其表示为4×4∶4，表示它们使用 4SS通过空间复用在同一信道发送独特数据。WiFi 5/6最多支持 8SS。天线越多，用于多个同时数据流的能力就越强，并且波束成形得到改善，以便利用补偿的相移来引导各流，从而实现更高的吞吐量。因此，在选择相关路由器或进行网络配置时，请务必查看互联网服务提供商（ISP）的速度包（以 Mb/s为单位），以确保所选设备能够达到要求的覆盖范围。
要求的覆盖范围。

（4）网状网络

鉴于很多人已经适应了远程工作和虚拟学习，并发用户和设备的数量有所增加。之前，家用路由器的原始吞吐量是关键，而如今，边缘的网络弹性和覆盖范围同样重要。为了提高速度的区域最大化 WiFi覆盖范围，应使用网状网络。将 WiFi扩展器（pods）联接到主中枢，由中枢通过以太电缆连接宽带网关形成网络，实现更好的网络覆盖。这种拓扑结构通过重新广播数据包使切换变得完美，并使得 pods成为虚拟访问点，从而使死点“不死”。典型的路由器可覆盖 2 500平方英尺的面积，而网状网络可以将覆盖面积增加一倍，最大为 5 000平方英尺，而这取决于 pod的数量（通常为 2 ～ 3个）。得益于人工智能的支持，pods可选择网络中速度最快的路由，并根据需求优化带宽。若节点已同步，则可通过智能手机中的应用程序轻松管理。

（5）过渡到WiFi6/6E

W**iFi 6利用 8×8 MU-MIMO、OFDMA、扩展范围和基本服务集（BSS）着色等关键功能实现更好的空间复用。在 WiFi 6 中，网络拥塞得以减少，容量、性能得以提高，功耗减少。**通过设置目标唤醒时间（TWT）更好地实现电源管理，也可以通过 WPA3增强网络安全性，或借助 1024 QAM提高吞吐量。最近美国联邦通信委员会（FCC）批准，将开放 1 200 MHz 的频谱供 WiFi使用。预计 6 GHz频段的引入将为 WiFi 6设备提供新的性能，并扩展其可用性。WiFi标准 IEEE 802.11be被设置为在基础设施设备上使用 16×16 MIMO架构在 6 GHz频带中建立 320 MHz信道，综合前述技术可以将传输速度提高到 40 Gb/s以上。安森美半导体的 WiFi 6方案旨在适应向 WiFi 6E的过渡，同时满足主流 6 GHz应用的需求。随着 WiFi 6E基础设施的激增，将为 6 GHz生态系统注入活力。客户端设备还将得益于更高的能效、更少的干扰以及更低的延迟和抖动，从而在多个应用和环境中为用户提供更好的体验。

2021-07《WiFi 5与WiFi 6 AP建设规模与经济效益的对比分析》

中通服咨询设计研究院有限公司 陈 曦

1、WiFi

2019年 ， IEEE发布 802.11ax标准协议 ，即 WiFi 6协议。WiFi 6网络被称为高效无线网络，它利用正交频分复用 OFDMA、 MU-MIMO、 1024QAM等技术提供高达9.6Gbps的传输速率、4倍于WiFi 5网络的接入容量 ，使用户获得极佳体验，尤其在密集用户环境中，可以为更多的用户提供一致和可靠的数据吞吐量。

2、WiFi6关键技术

2.1正交频分多址技术OFDMA

在WiFi 6之前，数据传输采用OFDM 模式，不同用户通过不同时间片段加以区分，即在每个时间片段内，每个用户完整占据所有信道，发送一个完整的数据包。而OFDMA将一个时间内的全部信道分割成彼此正交且互不重叠的一系列子载波集，并将这些不同的子载波集分配给 不同的用户，实现了频谱资源的优化利用，OFDMA技术可以看作将系统内时间、带宽等资源在频段上进行更小的分割，实现多用户的接入。

OFDMA相比于OFDM提供了更细小的资源分配，它将整个系统的无线信道分割成了多个子载波，并将这些子载波归集为一个或多个资源块，以80MHz的带宽为例，最多可以分成37个资源单元，同时为37个用户并发传输数据，这些数据包被承载在这些资源块上，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并行传输，避免了多个用户排队等待、相互竞争信道资源的情况，提升了系统传输效率，也降低了排队等待时延。因此WiFi 6网络特别适合传输海量小数据包的多用户场景。

2.2多用户MU-MIMO

MU-MIMO技术使用信道的空间分集来在相同带宽上发送独立的数据流，与OFDMA技术不同的是，所有用户占用的都是系统的全部带宽，只是空间上带来了多路复用增益。因此在AP设备中引入MIMO 技术，在同一时刻就可以实现AP与多个终端之间的传输数据，解决了之前AP设备一次只能和一个终端通信的问题，大大提升了吞吐量。

虽然MU-MIMO技术在WiFi 5（802.11ac）中就已经被引入 ，但当时仅支持下行 4× 4 MU-MIMO。在WiFi（802.11ax）协议中进一步增加了MU-MIMO数量，最大支持8×8 MU-MIMO的方案，同时实现了上行MU-MIMO，最大支持8×8的天线，即最大支持8个1×1用户的并发上行或下行。MU-MIMO同时借助OFDMA技术，可同时进行MU-MIMO传输和多用户多址传输，既增加了系统并发接入量，又均衡了数据吞吐量，可以更好地应对大量终端接入场景带来的挑战。

2.3高阶调制技术1024QAM

WiFi 5（802.11ac）采用了256QAM正交幅度调制，每个符号传输 8bit数据 ， WiFi 6（ 802.11ax）采用的是1024QAM正交幅度调制，每个符号位传输10bit数据，从8到10的提升是 25%。相对于WiFi 5来说，WiFi 6设备的单条空间流数据吞吐量提高了25%，提升了数据传输速率。

3、WiFi5与WiFi6AP性能对比

3.1覆盖范围

分析WiFi信号的传播过程一般采用衰减因子模型，2.4GHz和5.8G频段WiFi信号近似的传播路径损耗为：

Pathloss(dB)=46 10×n×LogD(m) （2.4GHz）

Pathloss(dB)=53 10×n×LogD(m) （5.8GHz）

其中D表示传播距离，n为衰减因子，通常对于全开放环境n取2.0_{2.5，半开放环境n取2.5}3.0，封闭环境下n取3.0~3.5 。

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在自由空间下，无线信号在传播中所能允许的损耗为：

Pathloss(dB)=Pt(dBm) Gt(dBi)-Pr(dBm) Gr(dBi)-Lc(dB)

其中Pr为终端的接收电平，Pt为最大发射功率，Gt为发射天线的增益，PL为电磁波传播的空间损耗，Gr为接收天线的增益，Lc为综合损耗 。因此，假设WiFi系统边缘场强要求为-75dBm，衰落因子为2.3，并取3dB综合损耗，结合上表两款设备的发射功率和天线增益，可得两款AP设备最大覆盖距离如表2 所示：

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可见WiFi 6设备相较于WiFi 5设备在站间距上提升了近37%，覆盖面积提升84%。

3.2接入容量

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当下主要视频业务所需的基本带宽为2Mbps，因此本 次得出WiFi 5的单AP容量为40用户。WiFi 6相比WiFi5网络带宽提升4倍，并发用户数提升4倍 ，但目前并没有披露相关的测试数据，因此取一定的冗余后，确定WiFi 6的单AP的单AP容量为120用户 。

4、建设规模与经济效益比较

4.1建设规模

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可见，为完成W公园内相同区域的热点覆盖时，需要WiFi 5 AP设备数量为25台，WiFi 6 AP设备数量为17台。

4.2成本分析

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因此，虽然WiFi 6设备性能优于WiFi 5设备，但源于目前上市不久的较高售价，对W公园这种WiFi需求不高、服务质量较低的热点区域进行覆盖时，采用传统WiFi 5设备覆盖更加经济。

5、2021数字化车间之现状之一—终端设备wifi6普及率很低

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-wwNTt2SU-1654477392630)(C:\Users\20805707\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1653465896631.png)]

6、我国百兆及以上宽带用户达5.18亿户 占比93.4%

统计显示：截至4月末，三大运营商的固定互联网宽带接入用户总数达5.55亿户，比上年末净增1876万户。其中，100Mbps及以上接入速率的固定互联网宽带接入用户达5.18亿户，占总用户数的93.4%，占比较上年末提升0.4%；1000Mbps及以上接入速率的固定互联网宽带接入用户达5051万户，比上年末净增1595万户。

图：100M速率以上、1000M速率以上的固定互联网宽带接入用户情况

与此同时，光纤宽带网络加快覆盖。截至4月末，全国互联网宽带接入端口数量达10.3亿个，比上年末净增746.9万个。其中，光纤接入（FTTH/O）端口达到9.73亿个，比上年末净增1341万个，占比由上年末的94.3%提升到94.9%。截至4月末，具备千兆网络服务能力的10G PON端口数达951万个，比上年末净增165.3万个。

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