Wi-Fi 6都有哪些技術升級?離走進我們日常生活還有多久?

2018年10月4日，Wi-Fi聯盟宣布將下一代Wi-Fi協議802.11ax更名為Wi-Fi 6，802.11ac和802.11n也有了新的名字叫Wi-Fi 5和Wi-Fi 4，這意味著從1999年使用至今的命名格式正式退出歷史舞臺。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/202004/411667.htm

Wi-Fi聯盟作為國際五大標準組織之一，這次重命名是個「大動作」，不但改變了Wi-Fi的命名規範，在Wi-Fi設備網絡連接方面也採用了新UI圖標，圖標通過最直觀的數字顯示現在連接的Wi-Fi網絡等級。

相比起5G，Wi-Fi是當下我們每天都在使用的無線通訊技術，Wi-Fi 6也迎來了重要的裡程碑，蘋果三星已經都在自己的旗艦機型上配備了Wi-Fi 6，毋庸置疑，今後將會有更多手機搭載這項技術。Wi-Fi 6標準的啟用，也將給Wi-Fi技術帶來一次「技術延壽」和競爭力的大幅提升，將帶來「一個新的Wi-Fi時代」。

Wi-Fi 6都有哪些技術升級？

相比於前幾代的Wi-Fi技術，新一代Wi-Fi 6主要特點在於速度更快、延時更低、容量更大、更安全、更省電等。

OFDMA技術

Wi-Fi 5中採用的是OFDM技術，每個用戶都要佔用一個信道，數據傳輸完成後才交給下一個用戶繼續使用，無法充分利用網絡帶寬，效率較低。與Wi-Fi 5採用的OFDM技術不同， Wi-Fi 6借用了蜂窩網絡採用了OFDMA技術，多個終端可同時並行傳輸，不必排隊等待、相互競爭，從而提升效率和降低時延。

OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）「正交頻分多址」技術，是OFDM技術的演進版本，是將OFDM和FDMA技術結合，在利用OFDM對信道進行父載波化後，在部分子載波上加載傳輸數據的傳輸技術。

在頻域上將無線信道劃分為多個子信道（子載波），形成一個個射頻資源單元，用戶數據承載在每個資源單元上，而不是佔用整個信道，從而實現在每個時間段內多個用戶同時並行傳輸。

這就像送快遞的小哥，傳統Wi-Fi只給小哥一個客戶的快遞，而不管他是否還有能力送其它客戶的快遞，結果就是小哥一次只能給一個客戶送快遞。而OFDMA不同，它會把多個客戶的快遞給到小哥，這樣小哥就能一次給多個客戶送快遞了。

據估計，到2020年，一個普通家庭將擁有50臺無線連接設備，Wi-Fi 6引入靈活的OFDMA技術，能支持家庭的門鈴、冰箱、燈泡等多種設備的無線接入。

MU-MIMO技術

MU-MIMO（Multi-User Multiple-Input Multiple-Output）「多用戶-多輸入多輸入」技術，從字面意思上就可以看出，這個特性支持多用戶同時輸入輸出數據。雖然上一代Wi-Fi 5標準即支持MU-MIMO技術，但是僅支持下行，即只能在下載內容時使用該技術。

而Wi-Fi 6則同時支持上行與下行MU-MIMO，這意味著行動裝置與無線路由器之間上傳與下載數據時都可體驗MU-MIMO，進一步提高無線網絡帶寬利用率。此外，Wi-Fi 6最多可支持的空間數據流由Wi-Fi 5的4條提升至8條，也就是可最大支持8×8 MU-MIMO，這也是Wi-Fi 6速率大幅提升的重要原因之一。

MU-MIMO改變了Wi-Fi網絡的運行方式，改善網絡資源利用率，顯著提高網絡總吞吐量和總容量，將終端上網速度大幅提升。另外，這個技術基於支持多用戶的優勢，路由器與多部設備同時進行數據傳輸，在相同接入終端數量的情況下，增加了每個終端的可利用帶寬，縮短各設備等待信號的時間，大幅度提升網速，從而令上網體驗效果更佳。

TWT技術

WiFi-6引進了TWT（TARget Wake Time）「目標喚醒時間」技術，這個功能可以讓終端設備更加省電，可節省高達7倍的電池功耗。在沒有傳輸數據的時候，讓設備休眠可以減少耗電，當有數據要接收時，對方會提前發送一個喚醒的信號，喚醒後就能正常進行數據傳輸了。

未來連入Wi-Fi中的所有智能設備，每臺設備可以建立「喚醒協議」，終端設備僅在收到自己的「喚醒」信息後才進入工作狀態，而其餘時間均處於休眠狀態。基於TWT技術，允許AP規劃與設備的通信，協商什麼時候和多久會喚醒發送/接受數據，將終端分組到不同的TWT周期，減少了保持天線通電用於傳輸和搜索信號所需的時間。意味著可以減少電池消耗並改善電池續航表現，同時也減少喚醒後同時競爭無線資源的設備數量。

TWT機制是專門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WiFi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。

對於手機、筆記本電腦、平板電腦等無線設備來說，需要持續的網際網路訪問，因此並不會明顯地受益於TWT省電技術。但對於正在普及的智能家居來說，尤其是使用鋰電池的無線設備，該技術可以大大提升其續航時間，改善使用體驗。

BSS著色技術

那麼多設備都同時使用一條信道的話，傳輸數據的時候Wi-Fi 6又如何區分各個數據是對應什麼設備的呢？因此，Wi-Fi 6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註，然後在數據中也加入相應的標籤，這樣即便同一個信道中有不同的設備存在，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到其它設備中。

在Wi-Fi 5設備上，由於傳輸數據要佔用一條信道，因此設備會採用一種名為CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）機制，簡單來說就是傳輸前先查詢一下相應的信道是否有其他設備在使用，如果有那就標註為忙碌，等到信道空閒時才會使用。這種傳輸方式雖然簡單，但是信道利用率並不高，使用同一信道的設備越多，網絡堵塞的情況就會越嚴重。

Wi-Fi 6設備若需要通過Wi-Fi聯盟認證，必須採用WPA 3安全協議，安全性更高。WPA 3是2018年初，Wi-Fi聯盟發布的新一代Wi-Fi加密協議，它是目前廣泛使用的WPA 2協議的升級版本，安全性進一步提升，可以更好的阻止強力攻擊、暴力破解等

另外，Wi-Fi 6採用是目前為止更高階的調製編碼方案1024-QAM，Wi-Fi 5則用的是256-QAM。從數據角度來看，Wi-Fi 6單條空間流80M帶寬的關聯速率從433Mbps提升到了600.4Mbps，理論最大關聯速率從6.9Gbps提升到9.6Gbps左右。簡單說，Wi-Fi 6的數據承載能力將提高30%左右。

Wi-Fi 6蓄勢待發

眾所周知，在網際網路時代之下，技術更新換代，除了5G的大行其道之外，作為新一代的Wi-Fi標準，Wi-Fi 6受到了市場以及業界的青睞。事實上，從近年來各大行業巨頭開始布局支持Wi-Fi 6的產品就可以看出，它將是大勢所趨。

2019年，三星Galaxy S10系列和iPhone 11率先應用Wi-Fi 6技術；在今年2月小米10新品發布會上，雷軍公布了首款支持Wi-Fi 6技術的小米路由器；緊隨其後，華為也線上發布了支持Wi-Fi 6的路由器。沉寂多時的Wi-Fi 6技術再次引起關注，網絡熱搜指數快速提升。

同時，在目前疫情防控環境下，開始啟用AI口罩識別系統、大數據門禁管理系統，以及服務機器人設備，這些新設備、新技術的快速添加，意味著無線區域網面臨著為數眾多的全新挑戰，讓Wi-Fi升級變成了重點需求。並且從長遠來看，無論未來長時間內的智能化演進、IoT體系並發聯接，還是高清實時化遠程辦公，這些都會讓Wi-Fi 6成為新時代中不可或缺的角色。

據Intel預測，到2022年，市面上將有56%的產品支持Wi-Fi 6，預計到2023年，企業網絡互聯標準會從Wi-Fi 5前進至Wi-Fi 6。根據IDC機構數據，Wi-Fi 6或將在我國市場規模達到將近2億美元，儘管2019年發布Wi-Fi 6產品的廠商數量不足10位，但今年這一數字或將得到迅速的增長。

需要注意的是，儘管Wi-Fi 6受到較多的矚目，但其應用進程還在摸索之中，即由於技術手段不夠成熟，相關產品還未接受用戶的體驗測試，整體來說其滲透率較低，還不適合直接替代Wi-Fi 5上陣使用。

但今後的一段時間內，隨著相應終端的產能出貨量的提高，生產成本或將有所拉低，利於加快Wi-Fi 6普及的進程，進而在一定程度上刺激相關網通廠商的換機欲望。華為公司預測，企業級市場中，2019年支持Wi-Fi 6晶片出貨量佔總出貨量10%，到2023年將達到90%左右。

預測，2020年Wi-Fi 6的終端裝置出貨量將高達16億，主要來自於AP與智慧型手機。終端出貨量將帶動Wi-Fi 6通信晶片出貨量的暴漲，業內預估具備Wi-Fi 6標準的晶片，全球出貨量將由2019年的約3億套，快速成長到2022年超越20億套，市場規模大幅超越5G基帶晶片出貨的規模。2020年可能將會是Wi-Fi 6高速增長的元年。

Wi-Fi 6在支持VR、AR、8K超高清視頻、多媒體和桌面雲的同時，也相當大程度的支持當今數位化轉型所涉及到的新興應用負載等技術，如AI、大數據、邊緣計算等，更值得一提的是顯著提升物聯網的支持效率，實現更多的物聯。Wi-Fi 6在上市後得到廣泛的關注並逐漸在各大項目中實施部署，有望推動Wi-Fi在智慧型手機、路由器、VR/AR以及汽車等領域的廣泛應用。