Wifi6與wifi6E技術簡介

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背景：2018年10月4日，Wi-Fi 聯盟正式宣布將下一代WiFi技術802.11ax更名為Wi-Fi 6，並將前兩代技術802.11n和802.11ac分別更名為Wi-Fi 4和Wi-Fi 5。與前幾代Wi-Fi技術相比，wifi6有如下不一樣之處：

調製方式從前代wifi的256-QAM到了1025-QAM，新增MU-MIMO、另外8*8MIMO等技術的引入，Wi-Fi 6的速率最高可達9.6Gbps。

Wifi5採用的是OFDM技術，到了wifi6則是採用OFDMA，一字之差但是內容卻相差很大，OFDMA先前是被蜂窩網絡利用的，是正交頻分多址的意思，這樣可能很生澀，看下面一張圖可以很清晰的了解。

 

上圖我們可以看到，OFDM技術代表的是無論終端設備是在上行傳輸還是在下行傳輸，在任意時間段內都會佔用整個傳輸信道，這樣會引起信道資源的極大浪費。

而OFDMA技術則是將無線信道劃分為多個子信道也就是資源塊，這樣就不會佔用整個信道，從而可以有效地利用這個信道資源，大大提升通信效率，降低時延。面向高清視頻，多屏，VR/AR等應用，該提升一定程度上類似於當前熱門的5G技術的效果。

無線通信系統中，AP類設備往往持續連接電源，天線多，發射功率高，下行傳輸覆蓋範圍廣，但是終端設備比如手機，筆記本，平板等設備，受限於發射功率和天線數量，並且一般電池供電需要考慮功耗，往往導致其上行傳輸覆蓋受限，wifi6技術則通過類比於NB-IoT技術，將其能量集中在更窄的2MHz帶寬處，在功率不變的情況下，可以提高其功率譜密度從而覆蓋更廣的上行傳輸範圍。

採用了TWT（目標喚醒時間）的技術，簡而言之就是AP類設備與終端設備「籤訂」喚醒條約，僅在需要進行數據傳輸的時候收到AP設備的喚醒提示再進行正常工作，而無需數據傳輸時則處於「休眠」狀態，功耗大大降低，使得設備工作更智能化，合理分配能耗。

前代wifi技術，通常會採用「Listen before talk」的技術，字面意思就是先聽後說，也就是設備在一個信道上進行數據傳輸時首先會進行CCA檢查，也就是空閒信道評估，當評估信道為空閒狀態時才會在該信道上工作，若非空閒狀態則要麼等待要麼切換到其它信道進行數據傳輸。看到這裡我們似乎能感覺到Wi-Fi就像一個gentleman，非常的有禮貌，但是過於禮貌有的時候並不太好，因為這樣一來當多個AP在同一個信道下進行工作的時候，必須輪流進行通信，從而大大降低通信效率。Wifi6技術則是通過BSS Coloring功能為每個AP「上色」，即在數據報頭加入6bits的BSS Color來指定不同的AP，從而，當路由器或設備在發送數據前偵聽到信道已被佔用時，會首先檢查該「佔用」的BSSColor，確定是否是同一AP的網絡，如果不是，則不用避讓，這樣就不用在多個AP的環境下輪流通信，而是允許多個AP在同一信道上運行，並智能管理多用戶同時並行傳輸。

首先我們了解到wifi6最大可支持的帶寬達到了160MHz，以目前的wifi6的標準來說，在現有的5.1GHz-5.8GHz的頻段範圍內，各國規定的可用頻段其實非常有限。如果強行在wifi6上搭配需要佔用160MHz頻寬的無線連接，其結果就是光一個頻寬，就直接把所有可用的空間數據流佔用乾淨，如此一來，如果用戶僅僅是以一臺路由器搭配一臺手機使用自然沒什麼問題，但這實際上就違背了WiFi6旨在提供更大連接數量，以及讓更多設備同時低延遲接入的初衷。而且目前全球也沒有幾個能夠提供2Gbps帶寬的家庭入戶網絡，追求手機與路由器之間「看起來很大」，實則代價巨大的連接帶寬意義確實不明。各大無線網絡領軍企業也知道160MHz頻段對於單個網絡連接所帶來的的好處，只不過它在目前的WiFi6上由於無線電頻段的限制而導致實用性太低。基於以上情況，2019年年中Wi-Fi聯盟發布使用6GHz以上新頻段的wifi6技術，在早前2.4G以及5Ghz頻段適用上面進行了擴展。並且其與WiFi6並不是取代關係，而是完全工作在不同頻段的新技術和新模式。由於6GHz以上無線頻段的頻寬資源要充足得多，因此原本在WiFi6規範中只能實現一條的160MHz連接，到了WiFi6E中就可以實現七條互不幹擾的連接了。換句話說，WiFi6E才是160MHz技術的真正絕配，也才是目前被整個行業承認的新標準。

監管機構的意見：

4月23日，FCC宣布，考慮允許將6GHz頻段中的1200MHz頻譜開放給免許可應用，最終投票表決通過了將6GHz（5.925-7.125）的新的頻段開放給了免許可應用也就是Wi-Fi的應用。根據FCC官網公布的指導文件FCC-20-51A1，提取出如下一些信息

如上圖所示，將整個6GHz頻段劃分為了四個小段，根據這樣的劃分，FCC6GHz頻段大概最多能夠提供59個20MHz帶寬信道，29個40MHz帶寬信道，14個80MHz和7個160MHz信道，提供如此多的信道能很大程度上解決wifi當前的頻譜資源短缺，通信速率受阻的困境。再看如下圖所示，根據不同等級的設備，分別會運用在不同的頻段，且對其最大傳導功率，最大等效全向輻射功率以及最大功率譜密度的限制跟wifi5基本上也是類似的。

關於wifi6E的6GHz頻段的開放，歐盟也採取了類似的舉措，也將會提供新的頻段給到Wi-Fi類設備使用，但是由於當前疫情的原因，歐盟的進展有點落後。經預估計歐盟可能將會僅開放如上圖1中所有的UNII-5頻段也就是5924-6425MHz共計500MHz的頻段。

其它國家或者是地區可能都會等到Wi-Fi聯盟以及IEEE最終確定後，對wifi6E制定相應的頻段劃分已經標準要求。