什么是802.11ax(Wi-Fi 6)?

本指南涵盖了有关Wi-Fi 6 / 802.11ax 背后的技术的最常见问题以及IT管理员和最终用户的主要利益。

前几代Wi-Fi(可追溯到20年前)致力于提高数据速率和速度。 Wi-Fi 6 (也称为802.11ax)是新一代Wi-Fi技术,重点关注效率和性能。 Wi-Fi 6 技术旨在更好,更有效地利用现有的射频介质。

Wi-Fi 6 通过新的信道共享功能,可以在下行链路和上行链路上实现真正的多用户通信,从而更有效地处理客户端密度。 Wi-Fi 6 还使用了新的客户端节能机制,该机制可安排唤醒时间以延长客户端电池寿命。

在1999年,无线技术作为一种“nice to have”802.11a和802.11b批准中的功能。 802.11b是当时最常用的标准,其速度非常低-仅高达11 Mbps(远低于大多数以太网有线网络),但是由于没有Wi-Fi移动设备和便携式计算机很少,因此11 Mbps的速度很快到2003年,启用Wi-Fi的移动设备进入市场,便携式笔记本电脑在企业和个人用途中变得很普遍,随后批准了802.11g标准,在2.4 GHz频带上提供了高达54 Mbps的速度。

苹果于2007年推出了首款iPhone,而智能手机已成为现代现实。 802.11n标准在2009年问世,可提供100 Mbps的可用吞吐量。 802.11n标准还带来了高达600 Mbps的更快理论数据速率,并支持2.4 GHz和5 GHz设备。当我们从单输入单输出(SISO)无线电切换到多输入多输出(MIMO)无线电时,802.11n是Wi-Fi技术的最后一次重大转变。我们从一个被称为多径的RF现象变为建设性而非破坏性的时代开始。到2012年,智能手机等无线移动设备的销量已超过个人计算机的销量。

802.11ac于2013年推出,扩展并简化了802.11n的许多技术。但是,802.11ac仅在5 GHz频带内运行。尽管理论上使用802.11ac可以达到6.93 Gbps的数据速率,但在现实世界中更可能达到400 – 800 Mbps的数据速率。 802.11ac还引入了一种称为多用户MIMO(MU-MIMO)的多用户技术。但是,实施情况很少。

如您所见,这些年来,主要重点一直放在更快的速度和更高的数据速率上,以满足企业WLAN的高密度需求。但是,人们有很大的误解,认为数据速率与实际吞吐量相同。此外,速度可能会被高估。如果法拉利陷入交通拥堵,每小时可以行驶300公里的法拉利有什么好处?

Wi-Fi 6 解决了什么问题?

尽管Wi-Fi是一种弹性技术,但不一定有效。 Wi-Fi在OSI模型的第一层和第二层都运行,效率低下存在于两层。

从历史上看,以前的802.11修订版定义了可以为我们提供更高的数据速率和更宽的通道,但没有解决效率问题的技术。一个经常使用的类比是,已经建造了更快的汽车和更大的高速公路,但是交通拥堵仍然存在。尽管802.11n / ac无线电使用更高的数据速率和40/80/160 MHz信道,但仍有多个因素导致Wi-Fi流量拥塞,这无法有效利用媒体。

这导致我们出现Wi-Fi交通阻塞。 802.11数据速率不是TCP吞吐量。始终记住,射频(RF)是半双工介质,CSMA / CA的802.11介质争用协议会占用大量可用带宽。在实验室条件下,使用一个接入点(AP)和一个客户端之间的802.11n / ac通信,可以实现操作数据速率的60%到70%的TCP吞吐量。在实际环境中,通过AP进行通信的多个Wi-Fi客户端的积极参与下,总吞吐量的数量要少得多。随着越来越多的客户争用该介质,介质争用开销将显着增加,效率下降。因此,总吞吐量通常最多仅为广告802.11数据速率的50%。

Wi-Fi 6 (802.11ax)技术的目的在于更好,更 更有效的使用 现有的射频介质。更高的数据速率和更宽的信道不是Wi-Fi 6的目标。目标是更好,更高效的802.11流量管理。大多数Wi-Fi 6增强功能都在PHY层上,涉及新的OFDM技术的多用户版本,而不是802.11a / g / n / ac无线电已经使用的单用户OFDM技术。 Wi-Fi 6 的另一个重大变化是,在AP控制媒体的同时,接入点(AP)可以监督到多个客户端无线电的下行链路和上行链路传输。除了这些多用户效率增强功能外,Wi-Fi 6(802.11ax)无线电将向后兼容802.11 / a / b / g / n / ac无线电。请注意,与只能在5 GHz频带上传输的802.11ac无线电不同,802.11ax无线电可以在2.4 GHz和5 GHz频带上运行。

什么是802.11ax(Wi-Fi 6)?

802.11ax  是IEEE修订草案,它定义了对802.11物理层(PHY)和媒体访问控制(MAC)子层的修改,以用于 高效率 在1 GHz和6 GHz之间的频带中运行。 802.11ax 的技术术语是高效(HE)。

为什么需要802.11ax?

过去的修正案定义了802.11更高的数据速率和更宽的信道,但是没有解决效率问题。大量 of 802.11 data 帧(75-80%)很小,小于256个字节。结果是MAC子层的开销过大,每个小帧的争用开销中等。更高的数据速率和更宽的信道不是802.11ax的目标。目标更好,更高效 802.11流量管理。另一个目标是在高密度WLAN环境中将每位用户的平均吞吐量提高4倍。

802.11ax 是官方的Wi-Fi标准吗?

IEEE当前计划在2021年第一季度批准802.11ax修正案。但是,WLAN供应商已经在批准该修正案之前发布了802.11ax产品。至尊网络拥有一个完整的家族  802.11ax AP Wi-Fi联盟将于2021年推出更多产品。Wi-Fi联盟于2019年8月开始通过新认证Wi-Fi CERTIFIED 6认证802.11ax技术。

什么是Wi-Fi 6?

最近,Wi-Fi联盟对Wi-Fi技术采用了新一代的命名约定。目的是使新的命名约定对普通用户而言比IEEE使用的字母汤命名更容易理解。由于802.11ax技术与以前版本的802.11技术相比发生了如此重大的变化,因此赋予了它代代号为  Wi-Fi 6 。 802.11ax 和Wi-Fi 6具有相同的含义。尽管如此,术语“ Wi-Fi 6 ”将在一般人群中更加普遍。 Wi-Fi联盟’s Wi-Fi认证6 该技术的认证也称为  Wi-Fi 6 .

802.11ax 无线电将在哪些频带工作?

与仅在5 GHz下运行的802.11ac不同,802.11ax无线电可以发送和接收2.4 GHz或5 GHz频带。将来,作为Wi-Fi 6E的一部分,802.11ax技术还将在6 GHz频段中提供。

802.11ax 是否向后兼容旧版Wi-Fi无线电?

是的,802.11ax无线电能够与传统802.11a / b / g / n / ac无线电进行通信。 802.11ax 无线电使用OFDMA和/或OFDMA与其他802.11ax无线电通信。 802.11ax 无线电使用OFDM或HR-DSSS与传统无线电进行通信。当仅802.11ax的OFDMA会话发生时,RTS / CTS机制用于推迟传统传输。

客户是否需要升级其Wi-Fi客户端以利用802.11ax功能?

802.11ax AP无法提高任何旧版Wi-Fi客户端(802.11a / b / g / n / ac)的性能或范围。需要802.11ax客户端才能充分利用802.11ax高效功能,例如多用户 OFDMA 。虽然旧客户端没有PHY的改进,但是由于新的硬件功能的改进,可以提高性能  802.11ax 接入点,例如更强大的CPU,更好的内存处理以及其他标准硬件改进。但是,随着我们看到更多的802.11ax客户端混合到客户端群中,802.11ax客户端设备获得的效率提高将为那些较老的客户端释放宝贵的通话时间,从而改善了系统’的整体效率。

我们何时会看到大量802.11ax客户端?

Broadcom生产70%的客户端无线电。 Wi-Fi 6 客户已经进入市场,随着Wi-Fi 6的出现,新的默认客户端数量即将激增。所有主要的芯片组供应商,例如Br​​oadcom,Qualcomm和Intel,都在制造2×2:2 Wi-Fi 6 无线电,这些无线电将进入智能手机,平板电脑和笔记本电脑。三星于2019年2月向市场发布了首款Wi-Fi 6智能手机Galaxy S10,但iPhone 11及更低版本包含Wi-Fi 6.除最低端iPad(第7代)和iPad mini外,所有iPad也都包含在内。支持Wi-Fi6。到2020年底,Apple’带有Apple Silicon的最新笔记本电脑和台式机也首次在Mac上包含Wi-Fi 6。

英特尔已经宣布了数百种新的Wi-Fi产品。行业分析师都一致认为,Wi-Fi 6技术的增长将是快速而愤怒的。一些分析师已经在预测 到2022年,每年将出货10亿个Wi-Fi 6芯片组

客户是否需要从802.11ac AP升级到802.11ax AP?如果没有很多802.11ax客户端,为什么客户应该购买802.11ax AP?

802.11ax AP具有更快的处理器,并随着802.11ax客户端进入市场而提供了面向未来的证明。如果您在购买新的802.11ax或802.11ac之间进行选择,则没有理由部署较旧的技术。即使您的设备没有’今天不包含Wi-Fi 6,您下次购买时将包含它。

多用户(MU)是什么意思?

术语多用户(MU)只是意味着AP和多个客户端之间的传输可以根据所支持的技术同时进行。但是,MU术语可以是  非常  在讨论802.11ax时会造成混淆。对于OFDMA和MU-MIMO都存在MU功能。

什么是OFDMA?

正交频分多址( OFDMA )的多用户版本的OFDM数字调制技术。当前,802.11a / g / n / ac无线电用于在802.11频率上进行单用户传输的OFDM。 OFDMA 将信道细分为较小的频率分配,称为资源单元(RU)。通过细分信道,小帧到多个用户的并行传输同时发生。 OFDMA 是一种将信道划分为较小子信道的技术,以便可以同时进行多用户传输。例如,传统的20 MHz频道可能会分成9个较小的频道。使用OFDMA,802.11ax AP可以同时向9个802.11ax客户端发送小帧。最初,Wi-Fi联盟将测试四个RU的同时传输,使用  OFDMA  在下行链路和上行链路上。对于较小的帧,OFDMA是介质的更有效利用。同时传输减少了MAC子层的过多开销以及中等竞争开销。

用作OFDMA子信道的资源单元(RU)的大小是多少?

细分20 MHz信道时,AP可以指定26、52、106和242个子载波 资源单位 (RU),大致相当于2 MHz,4 MHz,8 MHz和20 MHz通道。 802.11ax AP指示在20 MHz信道中使用了多少RU,并且可以使用不同的组合。例如,Wi-Fi 6接入点可以使用8 MHz的频率空间同时与一个802.11ax客户端通信,而使用4 MHz子信道与另外两个802.11ax客户端通信。

OFDMA 是下游还是上游?

都! AP使用触发帧机制协调下游和上游的OFDMA传输。在802.11技术中,接入点首次可以协调上游客户端传输。 AP使用触发帧来分配客户端资源单元(RU)并为每个客户端设置传输定时。

OFDMA 与MU-MIMO是否相同?

没有!不要将OFDMA与MU-MIMO混淆。 OFDMA 通过细分信道允许多用户访问。 MU-MIMO 通过使用不同的空间流允许多用户访问。接入点同时向多个客户端发送唯一的数据流。 802.11ax 标准还提供了MU-MIMO和OFDMA的组合使用,但预计不会广泛实施。

什么是MU-MIMO? Wi-Fi 6 / 802.11ax 是否支持?

Wi-Fi 6 无线电还支持称为多输入多输出(MU-MIMO)的辅助多用户技术。与OFDMA非常相似,MU-MIMO允许在同一传输机会(TXOP)期间从接入点(AP)到众多客户端的多个用户通信下行链路。但是,MU-MIMO并未划分频率空间,而是利用了AP具有多个无线电和天线这一事实。 MU-MIMO 接入点同时将唯一的调制数据流传输到多个客户端。目标是通过减少通话时间来提高效率。

下行MU-MIMO在第二代802.11ac无线电中首次引入。但是,目前市场上几乎没有支持MU-MIMO的802.11ac(Wi-Fi 5)客户端,并且该技术很少在企业中使用。

Wi-Fi 5(802.11ac)MU-MIMO和Wi-Fi 6 MU-MIMO 之间的关键区别是有多少个MU-MIMO客户端可以同时与一个AP通信。 Wi-Fi 5仅限于只有四个客户端的MU-MIMO组。 Wi-Fi 6 旨在支持多达8个×下行链路和上行链路均为8:8 MU-MIMO ,这使其可以同时服务多达8个用户,并提供更高的数据吞吐量。

下行MU-MIMO将在Wi-Fi 6无线电中可用。第一代Wi-Fi 6无线电不支持上行链路MU-MIMO。

哪个更好:OFDMA或MU-MIMO?

大多数行业专家认为,OFDMA是802.11ax提供的最相关的技术。 Wave-2 802.11ac接入点引入了下行链路MU-MIMO。但是,在室内环境下实际执行MU-MIMO的情况很少:

  • 当前市场上几乎没有任何具有MU-MIMO功能的802.11ac客户端,并且该技术很少在企业中使用。但是,802.11ax客户端将支持下行链路MU-MIMO。
  • MU-MIMO 需要空间分集。因此,客户端之间的物理距离是必需的。 Wi-Fi的大多数现代企业部署都涉及高密度的用户,这不利于MU-MIMO条件。
  • 由于MU-MIMO需要空间分集,因此客户端与AP之间的距离相当大。 Wi-Fi的大多数现代企业部署都涉及高密度的用户,这不利于MU-MIMO条件。
  • MU-MIMO 需要发射波束成形(TXBF),这需要探测帧。探测帧会增加过多的开销,尤其是在数据帧的数量较小时。
  • MU-MIMO 仅在非常低密度,高带宽的环境中才是一个不错的选择。

如果所有条件都相同,则快速比较每种技术的潜在利益:

OFDMA MU-MIMO
提高效率 容量增加
减少延迟 每个用户的速度更高
最适合低带宽应用 最适合高带宽应用
最好搭配小包装 最好搭配大包装

MU-MIMO 的一个很好的用例是建筑物之间的点对多点(PtMP)桥链接。此类室外部署中存在MU-MIMO所需的空间分集。

在企业中将80 MHz或160 MHz通道与802.11ax一起使用是否有优势?

从理论上讲,BSS颜色可以提供以下功能: 80 MHz频道。但是,这是假设不存在旧式设备。实际上,为20 MHz通道设计仍然是最佳实践。如果在5 GHz频带中部署40 MHz信道,则设计最佳实践将保持不变:

  • 仅在DFS通道可用时使用。
  • 厚壁
  • 低发射功率

如果802.11ax引入1024-QAM调制,那么数据速率会更高吗?

好的,总有例外。 802.11ax 无线电支持1024-QAM调制,这也意味着一些定义更高数据速率的新调制和编码方案(MCS)。与256-QAM非常相似,802.11ax无线电使用1024-QAM调制将需要非常高的SNR阈值(约35 dB)。需要具有低本底噪声且在802.11ax AP和802.11ax客户端之间紧密接近的原始RF环境。

802.11ax 是否对物联网(IoT)设备有利?

802.11ax 还包括目标唤醒时间(TWT),对于  物联网  设备。 TWT首先在802.11h下提出。 TWT使用基于802.11ax客户端和802.11ax AP之间的预期流量活动的协商策略来为每个客户端指定计划的唤醒时间。 802.11ax   物联网  客户可能会睡几个小时并节省电池寿命。

什么是BSS着色?

BSS颜色  (also referred to as  BSS着色 )是一种解决由于重叠基本服务集(OBSS)而引起的媒体争用开销的方法。 BSS颜色旨在唯一地标识不同的BSS,即使它们在同一信道上进行传输也是如此。 802.11ax 无线电可以通过在PHY和MAC标头中添加数字(颜色)来区分BSS。相同的颜色位表示内部BSS。不同的颜色比特指示BSS之间。 BSS间检测意味着侦听无线电可能不一定必须推迟。自适应CCA实现可以提高BSS间帧的信号检测(SD)阈值,同时保持较低的BSS内流量阈值。 BSS颜色 可能会减少由现有4 dB信号检测(SD)阈值引起的信道争用问题。

802.11ax 是否存在三个保护间隔?

是的,802.11ax  定义  三个防护间隔为.8us,1.6us和3.2us。较长的保护间隔将增强延迟扩展保护。预期在户外环境中具有更好的弹性。

4×4:4接入点或8×8:8接入点哪个更好?

一些WLAN供应商使用非Broadcom芯片组提供8×8:8接入点。它支持八个5 GHz流和四个2.4 GHz流。应该了解一些关键点 8×8:8 AP与4×4:4 802.11ax AP:

  • 8×8:8 AP更昂贵,并且需要更多功率。 8×8:8 AP的主要优点是可以利用MU-MIMO功能,而802.11ax客户端需要支持该功能。无论流计数如何,所有AP都将支持相同数量的802.11ax OFDMA 客户端。使用OFDMA技术时,与4×4:4相比,8×8:8 AP没有真正的优势。
  • 极限AP使用Broadcom芯片组。该芯片组提供4×4:4 2.4 GHz无线电和4×4:4 5 GHz无线电。但是,无线电之一是自适应软件可选无线电(SSR),这意味着您可以在单个AP中拥有两个双5 GHz 4×4:4 802.11ax 无线电。几乎所有的Extreme 802.11ax AP都具有软件可选的无线电(SSR),可以实现5 GHz双功能。
  • 至尊一直是双5 GHz技术的领导者。在两个单独的5 GHz,20 MHz信道上传输的两个双5 GHz 4×4:4 802.11ax 无线电将提供更好的性能和效率。竞争对手’AP 8X8:8无线电在单个5 GHz / 20 MHz信道和单个2.4 GHz / 20MHz信道上传输。

会有8×8:8的客户吗? 

8×8:8客户端的电池寿命将持续约5分钟。大多数Wi-Fi移动客户端设备(例如智能手机)都使用2×2:2双频无线电设备,因为8×8:8无线电设备会耗尽电池寿命。将来,您可能会在高端笔记本电脑或台式机中使用一些4×4:4客户端无线电。

您的一些竞争对手声称我们将需要802.11ax AP的10 Gbps上行链路。这是真的?我们至少需要2.5个Multi-Gig(802.3bz)以太网端口吗?

让’从历史上看:

  • 802.11n:  有人在2009年宣称,当802.11n首次面世时,我们将需要使用两条电缆聚合GbE端口。没有发生。
  • 802.11ac:  有人在2013年宣称,当802.11ac没发生时,我们将需要使用两条电缆聚合GbE端口。
  • 802.11ac – Wave 2: 当第二代802.11ac芯片组于2016年问世时,几家企业交换机供应商声称每个人都需要升级其交换机,以支持采用802.3bz MultiGig技术的2.5 GbE上行链路。那 没有发生。

802.11ax 是否需要2.5 GbE或5 GbE端口? Wi-Fi 6 (802.11ax)的重点是更高的频谱效率和减少的通话时间消耗。逻辑表明,如果Wi-Fi变得更加高效,则双频Wi-Fi 6 AP生成的用户流量可能会超过1 Gbps。担心的是标准的千兆以太网有线上行链路端口可能会成为瓶颈,因此将需要2.5 Gbps上行链路端口。作为预防措施,WLAN供应商’Wi-Fi 6 AP将包括至少一个802.5bz Multi-Gig以太网端口,该端口能够支持2.5或5 Gbps有线上行链路。认为这是面向未来的。

在Wi-Fi 6(802.11ax)之前,只有1 Gbps的上行链路不足以实现实验室测试环境或独特的极端情况。带宽瓶颈很少出现在访问层。但是,由于有线网络设计不佳,带宽瓶颈肯定会在有线网络上发生。第一带宽瓶颈通常是任何远程站点上的WAN上行链路。

尽管过去对接入层瓶颈的忧虑和预言还没有实现,但随着Wi-Fi 6客户端数量的增长以及WLAN供应商在其AP中添加三频无线电设备,尽管从历史上看,1 GbE上行链路可能不再足够了。 Gbps上行链路已经绰绰有余,最终至少需要2.5 Gbps上行链路,也许需要5 Gbps上行链路。任何供应商都声称将需要10 Gbps的上行链路。

802.11ax AP是否可以与802.3af PoE一起使用?

Extreme和其他WLAN供应商正在向802.11ax接入点添加更多无线电链路。例如一些极限’s 802.11ax AP使用4X4:4双频无线电。额外的无线电链和Quad-4处理器需要更多功率。完整功能需要802.3at PoE Plus电源。 4×4:4 Wi-Fi 6 AP的PoE Plus要求应被视为标准要求。 15.4瓦的802.3af功率足以为2×2:2 Wi-Fi 6 AP供电。

Wi-Fi 6 (802.11ax)与Wi-Fi 5(802.11ac):有什么区别?

与Wi-Fi 5相比,Wi-Fi 6为IT管理员带来了多项关键的无线增强功能。第一个重大变化是使用2.4 GHz。 Wi-Fi 5仅限使用5 GHz。虽然5 GHz是‘cleaner’射频频段,它没有’t穿透墙壁和2.4 GHz,需要更长的电池寿命。对于Wi-Fi驱动的物联网设备,在可预见的未来,2.4 GHz可能会继续成为首选频段。

两种标准之间的另一个关键区别是OFDMA和MU-MIMO的使用。 Wi-Fi 5仅限于MU-MIMO上的下行链路,其中Wi-Fi 6包括下行链路和上行链路。如上所述,OFDMA也仅在Wi-Fi 6中可用。

Extreme 802.11ax AP中有哪些芯片组?

Extreme 802.11ax AP使用Broadcom芯片组。

  • 支持四个802.11ax流
  • 4.8 Gbps PHY速率
  • 160 MHz频道带宽
  • 1024 QAM调制
  • 上行链路& downlink OFDMA
  • MU-MIMO
  • BSS颜色
  • 目标唤醒时间
  • 零等待DFS
  • AirIQ干扰识别
  • 完全符合IEEE 802.11ax 规范
  • Wi-Fi认证6 由Wi-Fi联盟

Wi-Fi 6 与5G相比如何?

5G 这是一项令人兴奋的技术,它将取代许可技术的未来发展,而不是取代其他无线解决方案的全面技术。 5G,LTE,P-LTE, CBRS ,Wi-Fi,BLE,甚至不断发展的超宽带(UWB)都将在桌面上坐下来,支持多个无线用例。

It’不过,它不能替代Wi-Fi。当5G倡导者讨论将其替代Wi-Fi时,重点始终放在比较速度上。他们忽略了所有现有设备,更换成本和常识。充其量,5G只会扩展现有的Wi-Fi网络。