802.11AX无线协议WiFi6技术科普分享

什么是WiFi6？

WiFi 6是802.11AX，也称为高效无线网络(High-Efficiency Wireless-HEW)，WiFi联盟宣布将下一代WiFi技术802.11AX更名为WiFi 6。就这样WiFi6通过更名被大家记住。

WiFi工作频段级传输速率

802.11ax当中使用到的关键技术：OFDMA、MU-MIMO、1024-QAM、Spatial Reuse、BBS Coloring。

1、OFDMA

OFDM和OFDMA之间的区别

OFDMA允许同时提供具有不同带宽需求的多个用户，从而有效利用可用频谱。子载波被分成若干组，每组表示为具有最小尺寸为26个子载波(2MHz宽)和最大尺寸为996个子载波(77.8MHz宽)的资源单元(RU)。在用于传统WLAN技术的OFDM中，总信道带宽(例如，20MHz，40MHz等......)用于任何一帧传输。但是在用于802.11ax的OFDMA中，使用的子载波可以分配为小到2 MHz的块或最大带宽的传输。因此，可以针对不同类型的流量(例如即时消息(IM)与视频流)来扩展资源。

最大RU数，RU位置取决于信道带宽

OFDMA结构由26子载波RU，52子载波RU，106子载波RU，242子载波RU，484子载波RU和996子载波RU组成。

2、MU-MIMO

MU-MIMO802.11ac标准引入了4x4下行链路MU-MIMO，其中AP同时向多达四个STA发送独立数据流。802.11ax将下行链路MU-MIMO支持的最大用户数扩展到8个。它还增加了对8x8上行链路MU-MIMO的支持，允许多达8个STA通过相同的频率资源同时传输到单个AP。结果是，与802.11ac相比，下行链路容量增加了2倍，上行链路容量增加了8倍。

运行模式

MU MIMO和OFDMA技术可以同时使用。为了启用上行链路MU传输，AP发送称为触发帧的新控制帧，其包含用于STA的RU分配调度信息，用于基于触发的PPDU中每个STA的编码类型和调制与编码方案(MCS)。另外，触发帧为上行链路传输提供同步。

OFDMA和MU-MIMOD对比

在802.11ax中，MU-MIMO和OFDMA技术可以分别使用。在多用户作业模式中，标准会根据情况指定两种方式来为特定区域内更多用户进行多任务操作：即多用户多入多出(MU-MIMO)或正交频分复用多址接入(OFDMA)。无论为上述何种方式，无线接入点都会充当多用户作业的中央控制器，这点与LTE基站用来控制多用户多任务的方式相似。

通过了解他们的工作机制您可以看到，OFDMA增加了空口效率，这大大减少了应用的延迟，它在可工作的信噪比范围之内对于小数据包的传输效率更高、效果更好，极其适合无线语音或者类似应用的场景。而MU-MIMO提升的是系统容量，在高信噪比条件下传输大数据包时效率更高，适合视频、Web浏览、办公场景和应用。

在竞争环境中，用户无需互相竞争在上行链路中发送数据，而是由802.11ax无线接入点协同安排，以免彼此冲突。这种管理方法将实现更好的资源利用和效率提高。

3、1024-QAM

1024-QAMQAM编码是用星座图(点阵图)来做数据的调制解调，实际应用中是2的N次方的关系。802.11ac为256-QAM，是2的8次方，802.11ac相对于802.11n在编码上面的速率提升了33%。802.11ax之后引入了更高阶的编码，就是2的10次方，1024-QAM。

我们都知道从8到10的提升是25%，也就是相对于802.11ac来说，802.11ax的性能又提高了25%，变成了1024-QAM，一个符号可以携带10个bit的数据。

256和1024-qam

4、Spatial Reuse

Spatial Reuse为了在密集部署方案中提高系统级性能和频谱资源的有效使用，802.11ax标准实现了空间重用技术。STA可以识别来自重叠基本服务集(BSS)的信号，并基于该信息做出关于介质争用和干扰管理的决定。

当主动侦听介质的STA检测到802.11ax帧时，它会检查MAC头中的BSS颜色位或MAC地址。但是，利用现有的介质访问规则，来自一个BSS的设备将推迟到另一个同频道BSS，而不会增加网络容量。

5、BBS Coloring

BBS ColoringBSS着色是802.11ah中引入的一种机制，用于为每个BSS分配不同的“颜色”，将其扩展到11ax，根据检测到的颜色分配新的频道访问行为。

WiFi6的bss

当802.11ax STA使用基于颜色代码的CCA规则时，它们也可以与发射功率控制一起调整OBSS信号检测阈值。此调整可提高系统级性能和频谱资源的使用。此外，802.11ax STA可以调整CCA参数，例如能量检测级别和信号检测级别。

wifi6rssi

除了使用CCA来确定当前帧的介质是空闲还是繁忙之外，802.11标准还使用网络分配向量(NAV)，一种维持未来流量预测的定时器机制，以便STA指示所需紧接在当前帧之后的帧的时间。NAV充当虚拟载波侦听，确保对802.11协议操作关键帧的介质预留，例如控制帧，以及RTS/CTS交换后的数据和ACK。