linux wifi6,WIFI6 基本知识(一)
什么是WI-FI6(802.11ax)
Wi-Fi 6 是下一代 802.11ax 标准的简称。随着 Wi-Fi 标准的演进,WFA 为了便于 Wi-Fi 用户和设备厂商轻松了解其设备连接或支持的 Wi-Fi 型号,选择使用数字序号来对 Wi-Fi 重新命名。另一方面,选择新一代命名方法也是为了更好地突出 Wi-Fi 技术的重大进步,它提供了大量新功能,包括增加的吞吐量和更快的速度、支持更多的并发连接等。现在的WI-FI命名分别对应如下技术标准:
WI-FI 6的速度
计算公式:
整机速率 = 空间流数量 * 1/(Symbol + GI) * 编码方式 * 码率* 有效子载波数量
空间流数量:其实就是AP的天线,天线数越多,整机吞吐量越大。
Symbol与GI:Symbol就是时域上的传输信号,相邻的两个Symbol之间需要有一定的空隙(GI),以避免 Symbol 之间的干扰。就像中国的高铁一样,每列车相当于一个 Symbol,同一个车站发出的两列车之间一定要有一个时间间隙,否则两列车就可能会发生碰撞。
编码方式:即调制方式,即1个Symbol里面能够承载的bit数量。
码率:理论上应该是按照编码方式无损传输,但实际上,传输的过程中需要加入一些用于纠错的信息码,用冗余来换取高可靠度。码率就是排除纠错码之后实际真实传输的理论码占理论值的比例。
有效子载波数量:类似于频域上的Symbol,一个子载波承载一个Symbol,不同调制方式及不同频宽下的子载波数量不同
根据以上数据,我们可以计算802.11ac跟802.11ax在HT80频宽下的单条空间流最大速率:
WI-FI6核心技术
WI-FI6除了继承了WI-FI5的所有MIMO特性之外,还增加了许多针对高密部署场景的特性。以下是WI-FI6的核心新特性:
OFDMA频分复用技术
DL/UL MU-MIMO技术
更高阶的调制技术(1024-QAM)
空分复用技术(SR) & BSS Coloring着色机制
扩展覆盖范围(ER)
OFDMA频分复用技术
在802.11ax之前,数据传输采用的是OFDM模式,即用户是通过不同时间片段区分的。在每一个时间片段里,一个用户独占所有的子载波,并且发送一个完整的数据包。此工作模式,由于一个用户独占所有子载波,导致信道资源的利用率不高。
而在802.11ax,使用的是OFDMA(且802.11ax同时支持上下行多用户模式,因此也可以称为MU-OFDMA),此技术可将子载波分配给不同用户并在OFDM系统中添加多址的方法来实现多用户复用信道资源。802.11ax 标准也仿效 LTE,将最小的子信道称为“资源单位(Resource Unit,简称 RU)”,每个 RU 当中至少包含 26 个子载波,用户是根据时频资源块 RU 区分出来的。我们首先将整个信道的资源分成一个个小的固定大小的时频资源块 RU。在该模式下,用户的数据是承载在每一个 RU 上的,故从总的时频资源上来看,每一个时间片上,有可能有多个用户同时发送。
OFDMA相比于OFDM一般有三点好处:
更细的信道资源分配
提供更好的QOS
更多的用户并发及更高的用户带宽
DL/UL MU-MIMO技术
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,与OFDMA 不同,所有用户都使用全部带宽,从而带来多路复用增益。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。
SU-MIMO与MU-MIMO的区别:
常规的MIMO可以称为SU-MIMO,即“单用户多进多出”,其虽然可以通过多链路同时传输的方式,提升路由器与客户端设备之间的网络通讯速率,但在同一时间 和同一个频段内,路由器只能够与一个客户端设备通信。因此即便客户端设备不能完全占用路由器的无线带宽,那路由器也无法将剩余带宽分配给其它设备使用。
MU-MIMO技术则是在常规MIMO的基础上,添加了多用户同时通信机制,因此MU-MIMO可以将全部的无线带宽利用起来。在多用户接入的情况下,各个设备的网络延迟状况都会得到较好的改善。更重要的一点是,MU-MIMO不需要客户端设备提供支持,只要路由器本身支持MU-MIMO技术,那么其在实际使用的过程中就会生效,并通过路由器固件的设置来调整各个无线客户端设备的带宽分配。
DL MU-MIMO技术
MU-MIMO 在 802.11ac 就已经引入,但只支持 DL 4x4 MU-MIMO(下行)。在802.11ax 中进一步增加了 MU-MIMO 数量,可支持 DL 8x8 MU-MIMO,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。
UL MU-MIMO技术
UL MU-MIMO(上行)是 802.11ax 中引入的一个重要特性。802.11ac 及之前的 802.11 标准都是 UL SU-MIMO,即只能接受一个用户发来的数据,多用户并发场景效率较低,802.11ax 支持 UL MU-MIMO 后,借助 UL OFDMA 技术(上行),可同时进行 MU-MIMO 传输和分配不同 RU 进行多用户多址传输
以下是OFDMA与MU-MIMO的对比:
OFDMA
MU-MIMO
提高效率
提升容量
降低时延
每用户速率更高
最适合低带宽应用
最适合高带宽应用
最适合小包报文传输
最适合大包报文传输
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