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WiFi 6到底有多6?

2022-5-13 16:48| 发布者: 闪电| 查看: 1| 评论: 0

摘要: Part1 WiFi 6它究竟是个啥?不得不承认,在现如今的生活中,没啥不能没钱,断啥不能断网。我几乎无法想象如果现在没得上网我会不会疯掉。很明显,WiFi已经成为生活必需品之一。WiFi可以看作是IEEE 802.11b的别称,从 ...

Part1 WiFi 6它究竟是个啥?

不得不承认,在现如今的生活中,没啥不能没钱,断啥不能断网。我几乎无法想象如果现在没得上网我会不会疯掉。很明显,WiFi已经成为生活必需品之一。

WiFi可以看作是IEEE 802.11b的别称,从1999年发展至今一共经历了五代。估计很多人都还不知道WiFi1/2/3/4/5,怎么突然就出现了WiFi 6?相信很多人都在路由器的包装上见过802.11 a/b/g/n/ac/ax/ad的字样,这是不同的WiFi标准。技术术语来说,WiFi 6是802.11AX。2018年10月4日,第六代的IEEE802.11ax发布时,WiFi联盟宣布命名规则不再以802.11+字母来命名,而是改为WiFi 6,这样更简单易记。802.11AX名字变了,前几代WiFi名称也要相应改变:802.11b — WiFi 1 (1999);802.11a — WiFi 2 (1999);802.11g — WiFi 3(2003);802.11n — WiFi 4 (2009);802.11ac— WiFi 5 (2014)。

所以以后买路由器,只看WiFi后面的数字即可。

Part2 WiFi 6有多快?

想要计算WiFi的速率,简单来说,我们需要认识几个名词:频道带宽、调制方式、空间流(MIMO)

1.频道带宽:

频宽表示一个信道的频率宽度,2.4G的频宽有20/40Mhz,5G有40/80/160Mhz(连续160MHz,或者2个非连续的80MHz组成)。在其他条件相同时,40Mhz的频宽的速度就是20Mhz的2倍,80Mhz和160Mhz同理。

对于国内的2.4G有1-13信道可以用,每相邻的2个信道之间的频宽就是5Mhz。用1信道,频宽为20Mhz,则信道2,3,4,5都被占用了;如果是40Mhz,则信道2,3,4,5,6,7,8,9也被占用了,当然只在传输数据时才会占用的。这就为什么在家附近因有大量WiFi造成网络堵塞缓慢的原因了。(中国)5GHz下可以使用的信道有低信道36,40, 44, 48, 52, 56, 60, 64, 高信道149,153,157,161, 165。而每个信道频宽为20Mhz,如果信道为149,当要用80Mhz时,则153,157,161都要被占用了。

2.调制方式:

数据其本质是bits,速率就是时间t过程中传输了多少个bits,电磁波中的bit都是由Symbol(符号)携带的,相邻的两个Symbol之间需要有一定的空隙(GI),称之为保护时间 以避免Symbol之间的干扰。不同的调制方式决定每个符号可携带的bits数不一致,简言之调制方式(MCS)决定了单空间流单位时间内可以传输的数据量。

WiFi 4单空间流速度最大为150Mbps,WiFi 5单空间流(80Mhz)最大433.3Mbps,WiFi 6单空间流(160Mhz)最大1200Mbps。

可以看出,在相同的256QAM,160Mhz情况下,WiFi6的单流速度比WiFi5增加了近10%,这是为什么呢?下面引入两个更复杂的概念:子载波和子载波间距。WiFi6在WiFi5的基础上采用256阶FFT,增加了OFDMA技术,增加了子载波数量;缩短了子载波间距,单位时间内能够发送的数据量变多,从而提升了效率。

3.空间流(MIMO)

MIMO是多输入多输出的英文缩写,表示发送端和接收端分别用多根天线发送和接收数据,提升通信质量和传输容量。通过空间分集技术,接收端可以从不同的天线接收数据信号,在不增加频谱资源的情况下增加了通信容量。常见的手机大多是2×2 MIMO,笔记本网卡也是2×2 MIMO。2×2 MIMO的速率是1×1 MIMO的二倍。WiFi5和WiFi6都支持最高8×8的MIMO,WiFi4为4×4。

WiFi 4(802.11n)发布于2009年,率先支持40MHz频宽与MIMO,理论带宽从11a/g的54Mbps一下子提升到了600Mbps(单流带宽150Mbps),并且同时支持2.4G与5G两个频段,支持64QAM,在当年出尽了风头。火了4年之后,第一版的WiFi 5(Wave 1)出生了,把频宽提升至80MHz,单流带宽提升至433Mbps。2016年的第二版WiFi 5(Wave2)将频宽翻倍到160MHz,支持256QAM,单流带宽提升至867Mbps。不过由于WiFi 5只支持5G频段,所以在很多路由器上都要与WiFi 4的2.4G共存。新宠儿WiFi 6对比前两代,有了以下的进步:同时支持2.4G和5G频段;支持1024QAM,单流带宽提升至1201Mbps;支持完整版的MU-MIMO,能够同时支持8个终端上行/下行;支持OFDMA黑科技;理论吞吐量最高可达9.6Gbps。不过WiFi 6需要8根天线并行才能达到9.6Gbps的带宽,我们目前使用的终端设备一般却只有2根天线,此时峰值带宽最高只能达到2.4Gbps。

 

Part3 WiFi 6技术层面提升些什么?

与WiFi 5所采用的OFDM技术不同,WiFi 6的OFDMA技术可以支持多个终端同时并行传输,不必再排队等待、拥挤,提升了效率并降低延时。引用一段网上的比较专业的解释:OFDMA在频域上将无线信道划分为多个子信道,形成一个个射频资源单元,用户数据承载在每个资源单元上,而不需要占用整个信道,从而实现在每个时间段内多个用户同时并行传输数据,提升了效率并降低了排队等待的延时。

可见,WiFi 6新技术的核心并不单纯是提升了单个设备的峰值速率,而且还更关注密集用户使用场景下的多用户高速率并发传输和平均吞吐率,更多的是为了整个无线生态服务。这一点与5G技术是一致的。

 

 

 

另外还有一些如TWT目标唤醒时间功能用于节省倍的电池功耗、BSS Coloring使手机等终端查找路由器途径更加高效、WPA3第三代安全协议增强了密码强度及安全性、完整的MU-MIMO支持使之可以可以同时向8个终端共享上行、下行的MU-MIMO数据包。如此一来适用的场景便多了很多。

Part4 5G来了,WiFi还有活路吗?

作为当下最热门的两个无线上网技术:WiFi6和5G,既生瑜何生亮呢?很多不明就里的人都在说,5G手机上网的速度那么快,还要WiFi来干啥子呢。有两点需要思考:第一点是资费,5G上网的资费能够做到目前的光纤宽带那么低吗?还是继续按流量收费呢?第二点,5G信号的覆盖能让家里没有信号死角吗?5G网络的一大特点就在于采用了24Ghz到52Ghz的超高频频谱,频率越高穿墙能力就越弱,这个和当时4G网络刚铺开时很多地方信号差的道理是一样的。所以,在外靠5G,在家靠WiFi 6,5G主外WiFi 6主内肯定是今后的趋势。

2020年不仅是5G商用年,也是WiFi6商用的元年,5G理论速度达到了10Gbps,WiFi6应运而生。5G网络和WiFi都各有自己的使用场景和对象,网络使用选择取决于用户,随着技术的发展,5G和 WiFi 会相互配合,在不同场景下,发挥各自优势,满足最终用户的需求。

Part 5 WiFi 6 这么6,要不要换WiFi6路由器?

WiFi 6综合性能要明显强于上一代的WiFi 5无线路由器。不过要享受WiFi6的性能提升还需要无线终端设备的配合,例如Intel Wi-Fi 6 AX200无线网卡或者能够支持WiFi6的手机或者平板。

如果你手上现有的主要设备大多数支持WiFi6(已经是iPhone11,三星S10,Note10,小米10等),无线网卡不支持WiFi的电脑可以通过千兆网线连接路由器,或者你在未来半年之内有大批更换设备的打算的人,你可以放心入手一台WiFi6路由器。

如果你手上现有设备并不支持WiFi6,未来一年到半年之内没有换机计划的,等等吧,等WiFi6的路由器多起来,价格降下去再行动。更重要的是要等到你更换到支持WiFi6的设备后再换路由器,不要削足适履。

2020可以说是WiFi6元年,各厂商也都纷纷上市WiFi6路由器,比如网件的RAX80/120/200,华硕的AX88/92/89/11000,领势的MX5300,TP LINK的XDR3020,以及最近发布的小米AX3600,华为AX3/AX3PRO,价格覆盖400-5000的范围,这些大都是初代WiFi6路由器,固件硬件尚不完善,不必一味追求。所以如果你目前正在使用一款性能不错的中端WiFi4/5无线路由器的话,就还没有必要升级到WiFi6无线路由器;假如是新入手无线路由器的话,则可以考虑WiFi6的新产品,买新不买旧,毕竟在价格上比上一代产品贵不了多少,但是性能提升却非常明显,尤其是今后家中的无线设备会越来越多(拖地机、电动牙刷、监控设备等等都需要连接无线网络),WiFi 6的完整版MU-MIMO将会具有更好的稳定性和更快的速度,更符合未来发展的趋势。


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