绵羊汽车生活记录 sheep汽车资讯 中国信通院王芳等:Wi-Fi 6关键技术及产业进展

中国信通院王芳等:Wi-Fi 6关键技术及产业进展

0序文Wi-Fi本领自1997年降生以还,固然带宽唯有1 Mbit/s ~ 2 Mbit/s,可是这种相接式样使人们开脱了有线相接的管理,以其便捷有用的性情,成为人们上彀的首选方

Wi-Fi本领自1997年降生以还,固然带宽唯有1 Mbit/s ~ 2 Mbit/s,可是这种相接式样使人们开脱了有线相接的管理,以其便捷有用的性情,成为人们上彀的首选式样。正在接下来的十几年里,连续展现了802.11a、802.11b、802.11n,继续到2014年802.11ac的展现,人们永远努力于提拔搜集的传输速度,从最初的2 Mbit/s,提拔到了1.73 Gbit/s。除了传输速度的提拔,Wi-Fi也引入了更宽的射频带宽(提拔至160 MHz)和更高的调制本领(256-QAM)。

近年来,因为无线本领以及智能家居的高速发达,家庭无线搜集中展现了越来越众的修筑,除了电脑、手机这些守旧修筑,无线声音、搜集电视、摄像头号新型的智能家电也展现正在人们的糊口中,正在线K高清、AR、VR等新型家产也都列入无线搜集中。人们享福着搜集带给大师的容易,同时也对搜集提出了更高的条件。以守旧Wi-Fi准则(802.11a/b/g/n/ac)运转的无线根源修筑已无法应对而今WLAN终端数目的增进和带宽需求的普及,于是急需引入新一代Wi-Fi本领,802.11ax就此应运而生。802.11ax正在2013年5月就已开端举办咨议,其准则草案由IEEE准则协会的TGax处事组拟订,该处事组于2014年5月创建,于2017年11月完结D2.0,2018年5月完结D3.0,2019年10月完结D5.0,截止到目前,最新的版本为D6.0。Wi-Fi发达进程参睹图 1。

跟着Wi-Fi准则的演进,Wi-Fi定约构制WFA为了便于Wi-Fi用户和修筑厂商通晓其行使的修筑相接或赞成的Wi-Fi赞同准则,采取行使数字序号来对每一代的Wi-Fi赞同准则从头定名,Wi-Fi 6是802.11ax准则的简称。从Wi-Fi的发达进程可能看出,正在Wi-Fi 5之前,WLAN要点合怀的根基都是奈何提拔速度,但跟着无线终端和无线行使的普及,行使无线搜集的修筑越来越众,那么正在必然宽度的道道上争抢有限的无线搜集资源的终端用户数就会越来越众,纵然速率提的再高,也无法行使户有更好的体验,于是Wi-Fi准则开端着重接入终端容量。正在Wi-Fi 5(802.11ac)的准则里,就引入了MU-MIMO的本领,该本领的引入,迈出了提拔接入终端容量的第一步。Wi-Fi 6(802.11ax)与Wi-Fi 5(802.11ac)比拟,正在良众本能目标上都有着优秀的涌现,通过一系列新的焦点本领,使Wi-Fi搜集岂论是速度,照样接入终端容量以实时延方面,都有了很大的提拔。Wi-Fi 6的明显上风,和802.11ax赞同中行使到的合节本领息息联系,这些合节本领整体如下。nal Frequency Division Multiplexing,OFDM),正在这种式样下,用户是通过差异岁月片举办分别,每一个岁月片上,一个用户完全吞没悉数的子载波,而且发送一个完全的数据报文。但跟着用户数目的增加,用户之间的数据央浼就会爆发冲突,导致当这些用户行使高带宽行使时,效劳质料变差。Wi-Fi 6采用的数据传输式样为正交频分众址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,OFDMA),它是OFDM本领的一个演进,通过OFDM本领与OFDMA本领的集合,将无线信道划分成正交的互不重叠的众个子信道,然后将差异的子信道集分拨给差异的用户并正在OFDM编制中增加众址的手腕来实行众用户复用信道资源。其准则仿效LTE,将最小的子信道称为“资源单元(Resource Unit,RU)”,正在该形式下,用户的数据承载正在每一个RU上,故从总的时频资源上来看,每一个岁月片上,将众个用户同时并行传输,无需恭候、避免逐鹿,从而提拔了效劳,裁汰了列队恭候时延,实行了编制资源的优化操纵及众用户接入。图2是OFDM与OFDMA处事形式的对照。

MU-MIMO是一种行使信道的空间分集来正在雷同带宽上发送独立的数据流从而实行众个用户同时举办数据传输的本领,该本领正在802.11ac上曾经有所行使,当时只是行使鄙人行,802.11ax不只赞成下行的MU-MIMO,还赞成上行的MU-MIMO。MU-MIMO与OFDMA差异的是,该本领中悉数效户行使的是统统带宽,而不是等分带宽。802.11ax与802.11ac比拟,增进了天线的MU-MIMO,即最众同时可能传输4个用户的上行数据;而802.11ax曾经赞成8×8的MU-MIMO,即可能最众同时传输8个用户的上下行数据,既增进了接入用户数,又平衡了模糊量。图3为4×4 AP修筑赞成SU-MIMO和赞成MU-MIMO的模糊量对照图,从中可能看出,赞成MU-MIMO的AP修筑的传输速度有很大的普及。

802.11ax准则的要紧方向即是增进编制容量,低浸时延,普及众用户高密场景下的效劳,但更好的效劳与更速的速率并不互斥。802.11ax引入了更高阶的调质编码计划,即1024-QAM,与802.11ac采用的256-QAM比拟,从正本每个符号传输8 bit数据提拔为每个符号位传输10 bit数据,提拔了25%(睹图4)。也即是说,相对付802.11ac来说,单条空间流数据模糊量普及了25%。

正在802.11ax中引入了一种新的同频传输识别机制,称为BSS Coloring着色机制,通过正在PHY报文头中增加BSS Color字段对来自差异BSS的数据举办“染色”,为每个通道分拨一种颜色,一种颜色标识一组不应彼此搅扰的根基效劳集(BSS),吸取端通过赶早识别同频传输搅扰信号并松手吸取,避免蹧跶收发机岁月(睹图5)。倘使颜色雷同,则以为是统一BSS内的搅扰信号,发送将推迟;反之,则以为两者之间无搅扰,两个Wi-Fi修筑可同信道同频并行传输。

方向叫醒岁月(Target Wakeup Time,TWT)是802.11ax赞成的另一个紧要的资源改变效用,鉴戒于802.11ah准则,答允修筑研究什么时分和众久会被叫醒,然后发送或吸取数据。其余,Wi-Fi AP可能将客户端修筑分组到差异的TWT周期,从而裁汰叫醒后同时逐鹿无线介质的修筑数目。TWT还增进了修筑睡眠岁月,对采用电池供电的终端来说,大大普及了电池寿命。

802.11ax AP可能和STA协作TWT效用的行使,AP和STA会互订交换讯息,讯息包括估计的行为赓续岁月,以及STA访谒介质的特定岁月或一组岁月,云云就可能避开众个差异STA之间的逐鹿和重叠情景。其余,赞成802.11ax准则的STA可能行使TWT来低浸能量损耗,正在自己的TWT光临之进取入睡眠形态。

近年来,Wi-Fi商场继续正在络续强盛,IDC《 中国WLAN商场季度跟踪申报 2019年第三季度》 申报显示,WLAN商场总体周围正在2019年第三季度到达2.3 亿美元周围,处于稳定上升趋向。个中,Wi-Fi 6正在2019年第三季度开端从极少主流厂商连续登场,初度登场的Wi-Fi 6产物正在2019年第三季度便有470 万美元的发卖周围。

从图6的Wi-Fi 5产物发达轨迹可能看到,Wi-Fi 5从2019年开端增速放缓,暗意着新产物的迭代,而Wi-Fi 6正在始末了2019年下半年的“试用期”后,差异的行业对Wi-Fi 6持有差异的承认度和领受度。2020年是Wi-Fi 6进军商场的第一个完全元年,正在上一代产物增速放缓的商场配景下赐与无线商场一剂强心针。从目前的商场来看,Wi-Fi 6的产物要紧网罗芯片、搜集修筑和终端3个方面。

芯片是一个家产链的焦点产物,对全盘家产链来说,起着至合紧要的效用。目前,商用Wi-Fi 6芯片厂商要紧网罗高通、博通、Intel等外洋厂商,以及MTK、RealTek、海思等国内厂商,但各厂商芯片产物品种及成熟度存正在不同。

从天线数来看,各厂商目前均有赞成2×2 80 MHz的Wi-Fi 6芯片,博通、高通、Intel以及MTK已有赞成4×4的Wi-Fi 6芯片,唯有高通赞成8×8的Wi-Fi 6芯片,研发3×3天线天线数的芯片都已列入各芯片厂家的策划中。

从频宽来看,2.4 G的频宽各厂家大片面以40 MHz为主,大片面厂家的5G频宽为80 MHz,目前唯有博通、海思以及Intel赞成160 MHz频宽。从合节性情的赞成水准来看,上下行的OFDMA目前各芯片厂家均已赞成,但MU-MIMO本领,大片面厂家只赞成下行的MU-MIMO,不赞成上行的MU-MIMO。

赞成Wi-Fi 6的搜集修筑要紧有AP和道由器,对付赞成Wi-Fi 6的AP修筑,目前正在国内发卖的外洋品牌AP修筑中,要紧以Aruba为主,国内厂商华为、TPl

ink、H3C等也均推出了赞成Wi-Fi 6的无线AP产物。对付赞成Wi-Fi 6的无线道由器,目前正在售的外洋品牌,要紧有NETGEAR,其采用的芯片网罗博通、高通和Intel;国内厂家要紧有华硕、D-l

Wi-Fi终端出货中占比最大的是智内行机和条记本电脑。正在外洋品牌方面,目前曾经有三星S10系列、三星Note10系列以及iPhone11两个外洋厂家的手机赞成Wi-Fi 6;正在国内品牌方面,2020年2月14日,小米宣布的小米10全系赞成Wi-Fi 6,这是国内宣布的首个赞成Wi-Fi 6的手机;2020年2月25日,vivo正在IQOO 3手机的宣布会上,声称该款手机亦赞成Wi-Fi 6;正在条记本电脑方面,弘基、联念、惠普、戴尔等主流厂商都已推出了赞成Wi-Fi 6的条记本电脑产物。依据Wi-Fi定约统计,截止到2020年6月曾经通过Wi-Fi 6定约认证的产物数为335 款,个中芯片产物13 款,我国企业占比7.6%;无线%。目前来看,Wi-Fi 6的产物价值偏高,但跟着芯片的量产化以及研发本钱的消浸,Wi-Fi 6的产物价值也会有所消浸。

Wi-Fi 6具有更高的传输速度、更大的并发接入量以及更低的时延,这些便宜使得Wi-Fi 6的行使场景特别足够,不只餍足灵巧家庭4K、VR、搜集逛戏、智能家居互联等营业的高效承载,同时也合用于行业行使中高密办公、分娩无线、灵巧教学、灵巧传媒以及都市和企业的数字化等。正在Wi-Fi 6还未完整普实时,Wi-Fi定约推出了Wi-Fi 6E准则,该准则答允Wi-Fi修筑赞成6 GHz频段,这意味着Wi-Fi将可能包括14个80MHz信道和 7个160 MHz信道,比Wi-Fi 6带来更速的网速和更低的延迟。同时,Wi-Fi 7也已调动上了日程,802.11be准则动作Wi-Fi 7的有力候选者,比拟于Wi-Fi 6来说,赞成更众的数据流,2.4 GHz 、5 GHz以及6 GHz三频段同时处事,信号的调制式样也升级到了4096QAM,可供应高达30 Gbit/s的传输速率。Wi-Fi本领的发达,络续为无线搜集带来一次次更新,彻底调动了无线搜集的实行式样,给人们带来空前绝后的搜集体验。

[1] IDC. Wi-Fi 6将正在2020元年大放异彩[EB/OL]. (2020-03-04)[2020-10-10].

[2] 华为本领有限公司. 华为Wi-Fi 6(802.11ax)本领白皮书[R], 2019.

[3] 搜集通讯本领. 802.11ax本领准则值得等候但无需恭候[EB/OL]. (2018-06-13)[2020-10-10].

王芳, 苟书智, 卓安生. Wi-Fi 6合节本领及家产开展[J]. 讯息通讯本领与战略, 2021,47(5):91-96.

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作者: sheep

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