Wi-Fi 聯(lián)盟在今年的9月份正式發(fā)布了 Wi-Fi 6 的認(rèn)證計(jì)劃，這標(biāo)志著 Wi-Fi 在無線連接業(yè)務(wù)方面的新發(fā)展。在中國，Wi-Fi 6 認(rèn)證的第一場工作及研討會議于昨天（11月19日）在深圳大學(xué)舉行。這標(biāo)志著 Wi-Fi 6 的認(rèn)證工作在中國地區(qū)正式開始。

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　　Wi-Fi 6 是什么?

　　Wi-Fi 6，其實(shí)是 Wi-Fi 聯(lián)盟給 IEEE Std. P802.11ax 起的新名字。眾所周知，以前我們的 Wi-Fi 都是叫作 802.11a/b/n/g/ac/ax 或用于車聯(lián)網(wǎng)的 802.11p 之類的名字。這種命名方式別說是老百姓，就是一些專業(yè)的技術(shù)人員也容易搞混，不知道誰先誰后。

　　舉例而言，802.11a其實(shí)是在802.11b之后發(fā)布的，若僅按字母排序理解記憶，任誰都會誤以為是802.11a正式發(fā)布在先。老百姓在買各種 Wi-Fi 設(shè)備的時(shí)候不知道應(yīng)該買哪個(gè)，連哪個(gè)技術(shù)更先進(jìn)一些也不清楚。

　　這種命名的方式遠(yuǎn)沒有像 iPhone 5、iPhone 6 或 Mate 20、Mate 30 這樣的產(chǎn)品命名方式讓人容易理解。所以，從2018年的 802.11ax 開始，Wi-Fi 聯(lián)盟決定以數(shù)字順序的方式對各 Wi-Fi 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行命名。802.11ax 因?yàn)槭桥判小袄狭?，所以改?Wi-Fi 6 ，相應(yīng)的Logo也作了改變。

　　Wi-Fi 標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷史

　　這里需要說明的是：

　　Wi-Fi 聯(lián)盟并沒有特別的聲明802.11b，802.11a和802.11g是 Wi-Fi 1，Wi-Fi 2 和 Wi-Fi 3，上圖只是為了幫助大家容易記住相應(yīng)的對應(yīng)關(guān)系。

　　Wi-Fi 6 也就是802.11ax標(biāo)準(zhǔn)的制定工作從2014年發(fā)布11ac，也就是 Wi-Fi 5 后就開始了，到了2018年基本上已經(jīng)完成了大部分工作，到2019年1月份完成了第四版，即Draft4.0，現(xiàn)在仍然是 review 階段，計(jì)劃于2020年6月份的時(shí)候正式發(fā)布。

　　業(yè)界認(rèn)為，在2019年1月份的時(shí)候，Wi-Fi 6 已經(jīng)算是發(fā)布了，因?yàn)楹罄m(xù)的工作主要是各種 review 和投票，技術(shù)上已經(jīng)是不會改變啦。其實(shí)早在三年前，一些芯片廠商已經(jīng)開始了 Wi-Fi 6 的芯片的研發(fā)工作，是德科技與芯片廠商一起合作推出了802.11ax即 Wi-Fi 6 的測試方案。目前在市場上也有了支持 Wi-Fi 6 的手機(jī)和路由器。

　　除了現(xiàn)在比較火的 Wi-Fi 6 之外，另外一些 Wi-Fi 的標(biāo)準(zhǔn)也正在制定和完善之中，如802.11ay 和 802.11be， 有些相關(guān)的芯片也在開發(fā)之中。如何命名802.11ay和802.11be，會是「Wi-Fi 7」和「Wi-Fi 8」嗎？我們試目以待。

　　Wi-Fi 6 有何不同？

　　同各兄長版本相比，Wi-Fi 6 有哪些新技術(shù)呢？其實(shí)對比近些年的通信標(biāo)準(zhǔn)，NB-IoT也好，LoRa也好，或者是 Wi-Fi 6，這些通信行業(yè)的關(guān)注重點(diǎn)一直是物聯(lián)網(wǎng)方面的應(yīng)用 。Wi-Fi 6 新接入標(biāo)準(zhǔn)也主要在考慮密集終端、低功耗和大帶寬接入上作文章。

　　下面的表格給出了“四哥”(Wi-Fi 4-802.11n)，“五哥”(Wi-Fi 5-802.11ac) 和 “六弟”(Wi-Fi 6-802.11ax) 之間的差別。

　　Wi-Fi 4、Wi-Fi 5 和 Wi-Fi 6 技術(shù)比較表

　　從表中可以看出，Wi-Fi 6 主要采用了以下更高階的調(diào)制方式，支持上行的多用戶MIMO技術(shù)，高級的省電模式技術(shù)和OFDMA多址復(fù)用技術(shù)。下面重點(diǎn)加以介紹。

　　首先是1024QAM高階調(diào)制方式

　　OFDM 波形通常采用 QAM（正交幅度調(diào)制）作為調(diào)制方式，Wi-Fi 5 采用的是256階的調(diào)制方式，而 Wi-Fi 6 則采用了1024階的 QAM 調(diào)制。每個(gè)符號傳輸8個(gè)比特變成了每個(gè)符號可以傳輸10個(gè)比特，這是數(shù)據(jù)吞吐量提高的直接原因，峰值速率從 Wi-Fi 5 的 6.9G 達(dá)到 Wi-Fi 6 的 9.6G。

　　同時(shí) Wi-Fi 6 可以支持8x8的 MIMO，當(dāng)然目前手機(jī)并不支持這么高的 MIMO 層數(shù)，因?yàn)樘炀€放不下。所以目前 Wi-Fi 6 的最高理論速度大約是：

　　2.4Gbps (4x4 MIMO@80MHz)

　　4.8Gbps (8x8 MIMO@80MHz)

　　4.8Gbps (4x4 MIMO@160MHz)

　　9.6Gbps (8x8 MIMO@160MHz)

　　但是目前的很多路由器只有2根天線，最多4根天線，所以峰值速率只能到 4.8G。

　　256QAM->1024QAM 調(diào)制星座圖的比較

　　基于OFDMA的多用戶方式

　　在以往的 Wi-Fi 協(xié)議中，比如802.11ac對多個(gè)無線接入用戶采用空間分隔 （MU-MIMO）或者時(shí)間分隔（輪流傳輸/EDCA）的方式支持，而 OFDMA 增加了另外一種多用戶資源分配方式，也就是頻分復(fù)用方式。

　　這樣原本 Wi-Fi 5 中的最小資源單元只是時(shí)間幀，現(xiàn)在變成了一種類似LTE中的時(shí)/頻資源塊，可以支持更加細(xì)粒度的無線資源分配，比如把不同的資源塊分配給不同用戶。

　　這樣的優(yōu)勢是在同一時(shí)間間隔內(nèi)，可以允許發(fā)送多個(gè)用戶數(shù)據(jù)，如下圖（坐標(biāo)橫軸為時(shí)間）。這種技術(shù)同樣用在 Wimax，第4代通信系統(tǒng) LTE 以及 5G NR 中。

　　OFDM和OFDMA比較

　　基于OFDMA的機(jī)制，整個(gè)帶寬被分成了不同大小的資源塊(RU)，每個(gè)RU大約占用2MHz的帶寬。不同數(shù)量的RU(基于用戶的數(shù)傳輸需求) 可以分別分配給不同的用戶，在20M帶寬里，可以同時(shí)最多有9個(gè)用戶。

　　這樣帶寬得到了最大程度的利用，同時(shí)減少了每個(gè)用戶通信的時(shí)延，平均網(wǎng)絡(luò)時(shí)延從 30ms 降到了 20ms。每個(gè)RU塊可以包含26, 52, 106, 242, 484, 996 或 2x996 個(gè)子載波。

　　基于目標(biāo)喚醒時(shí)間(TWT)的多用戶調(diào)度機(jī)制

　　Wi-Fi 5 包括以前的標(biāo)準(zhǔn)，使用載波感知的方式，STA在傳輸數(shù)據(jù)之前，需要去檢查目前信道上是否有數(shù)據(jù)傳輸，如果檢測到有數(shù)據(jù)傳輸，則需要等待一段時(shí)間，然后繼續(xù)重復(fù)上面的過程，直到信道空閑，才開始發(fā)送數(shù)據(jù)。

　　在有多個(gè)用戶共享網(wǎng)絡(luò)的情況下，這種機(jī)制效率很低，而且增加了系統(tǒng)的干擾。Wi-Fi 6 使用了 TWT技術(shù)（Target Wake Time） ，這是一種設(shè)備資源調(diào)度方式。

　　它允許設(shè)備和接入節(jié)點(diǎn)之間協(xié)商自己在進(jìn)入休眠之后什么時(shí)候被喚醒，而不是從前的隨機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)，支持 Wi-Fi 6 的接入點(diǎn)可以把客戶端設(shè)備分組到不同的TWT周期，從而分組定時(shí)喚醒，這樣既有助于減少信道爭用設(shè)備的數(shù)量，也為使用電池驅(qū)動(dòng)的設(shè)備延長了電池續(xù)航的時(shí)間。

　　TWT機(jī)制示意圖

　　使用更多的頻段

　　相對于 Wi-Fi 5 只有5G的頻段外，Wi-Fi 6 使用了2.4G，5G兩個(gè)頻段，IEEE還定義了6G頻段，頻率可擴(kuò)展至7.125GHz。這樣 Wi-Fi 6 就可以工作在3個(gè)頻段上。

　　除此之外，相對于 Wi-Fi 5，Wi-Fi 6 增加了FFT長度，降低了子載波間隔，從Wi-Fi 5 的312.5kHz降到了78.125kHz，這大大增加了頻譜的利用率。

　　另一方面，Wi-Fi 6 使用更長的信號長度，從3.2uS增加到12.8uS，加大了信號的時(shí)間間隔，改善了網(wǎng)絡(luò)性能和抗衰落的能力，這使得 Wi-Fi 6 可以應(yīng)用在室外的某些地方。

　　除了以上的這些改變，Wi-Fi 6 還使用了空間重用(Spatial Reuse) 和設(shè)備染色標(biāo)識(BSS) 技術(shù)。

　　Wi-Fi 應(yīng)用越來越廣泛，中大范圍的場景覆蓋（比如機(jī)場）正在成為棘手的問題。這種中大型場景中，很常見的情況是一個(gè)手機(jī)同時(shí)受到兩個(gè)不同無線接入點(diǎn)信號，但是屬于同一個(gè)無線局域網(wǎng)絡(luò)（同BSS/SSID）。

　　針對這種情況，Wi-Fi 6 提供一種BSS染色機(jī)制，如果手機(jī)收到的信號來自同頻段的相同無線局域網(wǎng)絡(luò)（比如來自兩個(gè)中繼器），那么手機(jī)會及時(shí)識別干擾信號并調(diào)高識別門限，及時(shí)停止接收來避免干擾。

　　Wi-Fi 6&5G，相愛or相殺？

　　2019年可以說是中國5G的商用元年，早在6月份各大運(yùn)營商便都獲得了牌照。目前，5G的下載速度在1Gbps和10Gbp之間，而 Wi-Fi 6 的速度上限是9.6G；5G的通信延遲可以到1個(gè)ms， 而 Wi-Fi 6 的平均通信延遲在20ms。

　　盡管 Wi-Fi 6 的技術(shù)先進(jìn)，但是相對于5G，好像也沒什么優(yōu)勢，于是有人慨嘆，Wi-Fi 6 是“生不逢時(shí)”，擔(dān)心 Wi-Fi 6 活不過5G時(shí)代。

　　果真如此嗎？下面的圖來自于 Qorvo 公司5G和 Wi-Fi 技術(shù)白皮書，略有改動(dòng)，大致描述了 Wi-Fi 6 和5G之間的差別。

　　Wi-Fi 6 和 5G 對比 (源于 Qorvo 技術(shù)白皮書，有修改)

　　總結(jié)起來有以下幾個(gè)不同：

　　兩種技術(shù)關(guān)注的焦點(diǎn)不同

　　在5G網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展的情況下，Wi-Fi 6 似乎有些低調(diào)。盡管 Wi-Fi 6 的速率并不比5G快，但是， Wi-Fi 6 關(guān)注的重點(diǎn)并不是單設(shè)備的峰值速率。Wi-Fi 6 更關(guān)注的是密集用戶場景下的平均吞吐率，關(guān)注的是應(yīng)用和用戶體驗(yàn)。

　　Wi-Fi 6 是史上速率最快，也是最靈活通用的 Wi-Fi 技術(shù)。眾所周知，5G有eMBB(增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶)、mMTC(大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng))、uRLLC(超高可靠超低時(shí)延通信)三大場景，面向未來4K/8K、VR/AR等高帶寬視頻業(yè)務(wù)和萬物互聯(lián)，而 Wi-Fi 6 的方向與 5G 是一致的。但是5G更強(qiáng)調(diào)的是個(gè)人的通信能力的提高，而Wi-Fi 6 關(guān)注得更多的，則是在一個(gè)非常多的用戶場景里平均每個(gè)人的通信能力。

　　兩種技術(shù)的使用場景不同

　　在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)， Wi-Fi 6 還是主要應(yīng)用于室內(nèi)場合（盡管 Wi-Fi 6 對室外應(yīng)用作了技術(shù)上的優(yōu)化）；而5G主要應(yīng)用于室外的移動(dòng)場合。結(jié)合目前家庭里面的使用情況，最多的還是光寬帶加無線路由器的情況。在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，這種應(yīng)用方式是不會改變的。

　　兩種技術(shù)使用的成本不同

　　除了物理上的頻段不同外，由于 Wi-Fi 6 使用免費(fèi)頻段而5G是使用授權(quán)頻段，所以 Wi-Fi 6 的使用成本要比5G便宜，網(wǎng)絡(luò)建成后不需要向運(yùn)營商支付費(fèi)用。

　　尤其是在室內(nèi)娛樂影音的消費(fèi)方面，Wi-Fi 6 在使用成本上具有絕對的優(yōu)勢。當(dāng)然 Wi-Fi 6 的應(yīng)用要想大范圍普及，還需要有更多的設(shè)備支持這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，這就需要提到了「Wi-Fi 6 認(rèn)證」。

　　Wi-Fi 6 認(rèn)證有何用處？

　　Wi-Fi 聯(lián)盟是一個(gè)非營利性行業(yè)組織，不過它擁有 Wi-Fi 的商標(biāo)，主要負(fù)責(zé) Wi-Fi 認(rèn)證和授權(quán)，當(dāng)然也會參與802.11系列標(biāo)準(zhǔn)制定。通過 Wi-Fi 6 產(chǎn)品驗(yàn)證的設(shè)備可以在設(shè)備上加上 Wi-Fi 6 認(rèn)證標(biāo)簽，如下圖，這就表明該設(shè)備是支持 Wi-Fi 6 技術(shù)啦。

　　從技術(shù)上講，由于 Wi-Fi 6 使用了許多新的技術(shù)和機(jī)制，所以必須加以測試，確保設(shè)備能夠正常安全的使用。

　　Wi-Fi 6 商標(biāo)和802.11ax標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系，實(shí)際上因?yàn)镮EEE TGax工作組和 Wi-Fi 聯(lián)盟的成員企業(yè)很大程度上是重合的，所以簡單的講，Wi-Fi 6 驗(yàn)證通過就等于設(shè)備支持了802.11ax技術(shù)和功能。

　　概括起來，Wi-Fi 6 的認(rèn)證主要測試以下方面：

　　1. 正交頻分多址OFDMA

　　2. 多用戶MIMO， 即MU-MIMO

　　3. 目標(biāo)喚醒時(shí)間 TWT，

　　4. 1024階正交幅度調(diào)制，即1024QAM

　　5. WPA3介入安全機(jī)制

　　想知道這些測試有哪些挑戰(zhàn)，可以參考是德科技的《Wi-Fi 6 的新技術(shù)和測試的挑戰(zhàn)》，點(diǎn)擊文章底部按鈕，即可下載完整版白皮書資料。

　　是德科技在 Wi-Fi 6 測試中的貢獻(xiàn)

　　作為 Wi-Fi 聯(lián)盟的成員，是德科技緊緊跟隨 Wi-Fi 標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)展，與芯片廠商和設(shè)備廠商合作，開發(fā)了整套的 Wi-Fi 6 的測試平臺，包含從物理層到應(yīng)用層，從非信令到信令，從研發(fā)到生產(chǎn)的各種測試，為 Wi-Fi 6 的研發(fā)、生產(chǎn)和認(rèn)證測試提供了強(qiáng)有力的支撐。

　　是德科技Wi-Fi 6測試方案