WiFi 6的核心技术_协议

与Wi-Fi 6前几代Wi-Fi技术相比，在物理帧、调制、编码、多用户并发等多方面进行了技术改进和优化。Wi-Fi 6的关注点不只是单设备的峰值速率，Wi-Fi 6更关注的是应用、用户体验和整个无线环境的优化。
Wi-Fi 6协议的设计目标和关注点，更贴合于现阶段多Wi-Fi终端、多应用普及的场景。现阶段各类终端和应用繁多，如视频类应用、即时通讯类应用等，因此无线场景中多并发、短报文的情况越来越多，早期的Wi-Fi协议应对这种情景并无技术优势，而Wi-Fi 6针对这些场景做了大量的改进和优化，能大幅度的提升大家的无线体验。
Wi-Fi 6作为致力提升无线使用效率和用户真实体验的标准，定义了很多和以往协议截然不同的技术规格。例如更高的调制阶数（1024-QAM）、更窄的子载波间隔、上下行OFDMA技术、上下行MU-MIMO技术（其中下行MU-MIMO在Wi-Fi 5时引入）、空间复用技术等。
以下是在802.11ax当中使用到的关键技术

1. OFDMA

在这里插入图片描述
如上图所示在802.11ax（wifi6）之前，数据传输采用的是OFDM模式，在一个时间段只能传输一个用户的数据包。

802.11ax引入了一种更高效的模式OFDMA，如上图所示，一个时间段可以同时传输user1，user2，user3的数据包。OFDMA 相比 OFDM 一般有三点好处：

更细的信道资源分配
提供更好的Qos，可降低时延
更多的用户并发及更高的用户带宽

2. MU-MIMO

2.1 MIMO技术
在这里插入图片描述
如上图所示，我们可以将wifi的数据通信简单理解成水龙头给水盆放水，水龙头是wifi AP ，水盆可看做手机，那么如何增大水流呢（增加吞吐量）？

增大带宽
增加天线的数量（如下图所示），通过双天线给手机发送两个数据流，提高数据的速率

2.2 MU-MIMO
WiFi6支持8个天线发送数据流，可以让网速增加到8倍。
MU-MIMO 使用信道的空间分集来在相同带宽上发送独立的数据流，在 AP 中引入 MU-MIMO 技术，同一时刻就可以实现 AP 与多个终端之间同时传输数据，大大提升了吞吐量。
虽然 802.11ax 标准允许 OFDMA 与 MU-MIMO 同时使用，但不要 OFDMA 与 MU-MIMO 混淆。 OFDMA 支持多用户通过细分信道（子信道）来提高并发效率，降低延迟，适用于低带宽应用； MU-MIMO支持多用户通过使用不同的空间流来提高吞吐量，适用于高带宽的应用。

如上图所示借助 DL OFDMA技术（下行），可同时进行 MU-MIMO 传输和分配不同 RU 进行多用户多址传输，既增加了系统并发接入量，又均衡了吞吐量。

3. 1024-QAM

802.11ax 标准的主要目标是增加系统容量，降低时延，提高多用户高密场景下的效率。

802.11ac 采用的 256-QAM 正交幅度调制，每个符号传输 8bit 数据（2^8=256），
802.11ax 将采用 1024-QAM 正交幅度调制，每个符号位传输 10bit 数据（2^10=1024），从 8 到 10 的提升是 25%，也就是相对于 802.11ac 来说，802.11ax 的单条空间流数据吞吐量又提高了 25%。

4. Spatial Reuse & BBS Coloring

Wi-Fi 射频的传输原理是在任何指定时间内，一个信道上只允许一个用户传输数据，如果 Wi-Fi AP 和客户端在同一信道上侦听到有其他 802.11 无线电传输，会产生同频干扰的问题，则会自动进行冲突避免，推迟传输，因此每个用户都必须轮流使用。
如一个区域中有多个路由器，当传输数据时，有两个及以上使用同一频率同一信道进行数据传输，则会发生同频干扰。
802.11ax 中引入了一种新的同频传输识别机制，叫 BSS Coloring 着色机制，在 PHY报文头中添加 BSS color 字段对来自不同 BSS 的数据进行“染色”，为每个通道分配一种颜色，该颜色标识一组不应干扰的基本服务集（BSS），接收端可以及早识别同频传输干扰信号并停止接收，避免浪费收发机时间。如果颜色相同，则认为是同一 BSS 内的干扰信号，发送将推迟；如果颜色不同，则认为两者之间无干扰，两个 Wi-Fi 设备可同信道同频并行传输。