1.Wi-Fi 发展简介

Wi-Fi 已成为当今世界无处不在的技术，为数十亿设备提供连接，也是越来越多的用户上网接入的首选方式，并且有逐步取代有线接入的趋势。为适应新的业务应用和减小与有线网络带宽的差距，每一代 802.11的标准都在大幅度的提升其速率。

1997 年 IEEE 制定出第一个无线局域网标准802.11，数据传输速率仅有 2 Mbps，但这个标准的诞生改变了用户的接入方式，使人们从线缆的束缚中解脱出来。

随着人们对网络传输速率的要求不断提升，在1999 年 IEEE 发布了 802.11b 标准。802.11b 运行在2.4 GHz 频段，传输速率为 11 Mbit/s，是原始标准的 5倍。同年，IEEE 又补充发布了 802.11a 标准，采用了与原始标准相同的核心协议，工作频率为 5 GHz，最大原始数据传输率 54 Mbit/s，达到了现实网络中等吞吐量（20 Mbit/s）的要求，由于 2.4 GHz 频段已经被到处使用，采用 5 GHz 频段让 802.11a 具有更少冲突的优点。

2003 年，作为 802.11a 标准的 OFDM 技术也被改编为在 2.4 GHz 频段运行，从而产生了 802.11g，其载波的频率为 2.4 GHz（跟 802.11b 相同），原始传送速度为 54 Mbit/s， 净传输速度约为 24.7 Mbit/s（跟 802.11a相同）。

对 Wi-Fi 影响比较重要的标准是 2009 年发布的802.11n，这个标准对 Wi-Fi 的传输和接入进行了重大改进，引入了 MIMO、安全加密等新概念和基于 MIMO的一些高级功能（如波束成形，空间复用......），传输速度达到 600 Mbit/s。此外，802.11n 也是第一个同时工作在 2.4 GHz 和 5 GHz 频段的Wi-Fi 技术。

然而，移动业务的快速发展和高密度接入对Wi-Fi 网络的带宽提出了更高的要求，在2013 年发布的 802.11ac 标准引入了更宽的射频带宽（提升至160 MHz）和更高阶的调制技术（256-QAM），传输速度高达 1.73 Gbps，进一步提升 Wi-Fi 网络吞吐量。另外，在 2015 年发布了 802.11ac wave2 标准，将波束成形和 MU-MIMO 等功能推向主流，提升了系统接入容量。但遗憾的是 802.11ac 仅支持 5 GHz 频段的终端，削弱了 2.4 GHz 频段下的用户体验。

然而，随着视频会议、无线互动 VR、移动教学等业务应用越来越丰富，Wi-Fi 接入终端越来越多，IoT的发展更是带来了更多的移动终端接入无线网络，甚至以前接入终端较少的家庭 Wi-Fi 网络也将随着越来越多的智能家居设备的接入而变得拥挤。因此 Wi-Fi网络仍需要不断提升速度，同时还需要考虑是否能接入更多的终端，适应不断扩大的客户端设备数量以及不同应用的用户体验需求。

下一代Wi-Fi 需要解决更多终端的接入导致整个Wi-Fi 网络效率降低的问题，早在2014 年 IEEE 802.11工作组就已经开始着手应对这一挑战， 预计在 2019 年正式推出的802.11ax（下个章节介绍为什么叫 Wi-Fi 6）标准将引入上行 MU-MIMO、OFDMA 频分复用、1024-QAM 高阶编码等技术，将从频谱资源利用、多用户接入等方面解决网络容量和传输效率问题。目标是在密集用户环境中将用户的平均吞吐量相比如今的 Wi-Fi 5提高至少4 倍，并发用户数提升 3 倍以上，因此，Wi-Fi 6（802.11ax）也被称为高效无线（HEW）。

表1 802.11标准与新命名

2.什么是 Wi-Fi 6(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。根据 WFA 的公告，现在的 Wi-Fi 命名如表1。

和以往每次发布新的 802.11 标准一样，802.11ax 也将兼容之前的 802.11ac/n/g/a/b 标准，老的终端一样可以无缝接入 802.11ax 网络。

3.Wi-Fi 6 核心技术

Wi-Fi 6（802.11ax）继承了Wi-Fi 5（802.11ac）的所有先进 MIMO 特性，并新增了许多针对高密部署场景的新特性。以下是Wi-Fi 6 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)

4 .为什么要Wi-Fi 6（802.11ax）

802.11ax设计之初就是为了适用于高密度无线接入和高容量无线业务，比如室外大型公共场所、高密场馆、室内高密无线办公、电子教室等场景。

在这些场景中，接入Wi-Fi网络的客户端设备将呈现巨大增长，另外，还在不断增加的语音及视频流量也对Wi-Fi网络带来调整，根据预测，到2020年全球移动视频流量将占移动数据流量的50 %以上，其中有80 %以上的移动流量将会通过Wi-Fi承载。我们都知道4 K视频流（带宽要求30 Mbps/人）、语音流（时延小于30 ms）、VR 流（带宽要求50 Mbps/人，时延10～20 ms）对带宽和时延是十分敏感的，如果网络拥塞或重传导致传输延时，将对用户体验带来较大影响。而现有的Wi-Fi 5 （802.11ac）网络虽然也能提供大带宽能力，但是随着接入密度的不断升高，吞吐量性能遇到瓶颈。而Wi-Fi 6（802.11ax）网络通过OFDMA、UL MU-MIMO、1024-QAM 等技术使这些服务比以前更可靠，不但支持接入更多的客户端，同时还能均衡每用户带宽。比如说电子教室，以前如果是100多位学生的大课授课形式,传输视频或是上下行的交互挑战都比较大，而802.11ax网络将轻松应对该场景。

5.5G与Wi-Fi6（802.11ac）的共存关系

这不是一个新颖的话题，在 1999 年～2000 年间，就有人提出 2 G 将替代 Wi-Fi 的观点；2008 年～2009年也出现了 4 G 将代替 Wi-Fi 的猜测；现在又有人开始讨论 5 G 代替 Wi-Fi 的话题了。可是，5 G 与 Wi-Fi 的应用场景模式是不相同的。Wi-Fi 主要用于室内环境，而 5 G 则是一种广域网技术，它在室外的应用场景更多。所以我们相信 Wi-Fi 和 5G 将长期共存下去。

我们从以下几个角度进一步分析：

1）流量费用

假设 5 G 技术取代 Wi-Fi，那么就必须推出无限流量的套餐，否则费用会远远大于宽带使用的费用，更何况目前宽带的价格一年比一年低，谁也不会去选择更贵的 5 G。在目前的 4G 时代无限流量的套餐就是个噱头，三大运营商都纷纷推出过无限流量的套餐，当时流量超出套餐的流量之后，网络会自动降为 2 G 模式，最高速度只有 128 Kbps，这个速度看视频不如看漫画，因此所谓的无限流量只是个无稽之谈。

2）网络覆盖

5 G 网络技术采用的是超高频频谱（5 G 网络频段：24 GHz～52 GHz；4 G 网络频段 ：1.8 GHz～2.6 GHz，不包括 2.4 GHz），前面已经提到，频率越高衍射现象越弱，穿越障碍的能力也就越弱，所以 5 G 信号是很容易衰弱的。如果保持 5 G 信号的覆盖需要比 4 G 建设更多的基站。而且由于信号的衰减，如果在大楼的内部，隔着几道墙，信号衰减就更加严重了。再有个极端的例子就是地下室，Wi-Fi 网络可以将路由器通过有线连接放入地下室产生信号，但是 5 G 网络是不可能覆盖到所有大楼的地下室的，单就这一个弊端，5 G 也无法取代 Wi-Fi。另外，现在几乎所有智能设备都有 Wi-Fi 模块，大多数物联网设备也配备了 Wi-Fi 模块，

出口只用一个公网 IP 地址，局域网内部占用大量地址也没关系，用户在自己的 Wi-Fi 网络下管理这些设备都很方便，而用 5 G 势必会占用更多公网的 IP 地址。

3）网络容量

带宽 x 频谱效率 x 终端数量 = 总容量。

5 G 的优点在于它的载波聚合技术，提升了频谱利用率，大大提升了网络容量。在 3 G/4 G 时代，当用户在人群密集的场所如地铁、车站等地方使用手机上网时，可以明显感觉到上网延迟变大，网速变慢。而在 5 G 时代，随着网络容量大幅提升上述现象带来的影响明显降低。也正是这样的特性，让人觉得 5 G 网络下可以无限量接入，但很多人忽视了一点，那就是随着物联网时代的到来，入网设备的数量也在大幅提升，如果真的所有的上网设备都直连区域内的基站，这条 5 G 高速路再宽也得堵死啊！而要想降低基站塔的负担，就必须依靠 Wi-Fi 来做分流。

4）Wi-Fi 速率高于 5 G 速率

移动设备厂商宣传的 5 G 最重要的 3 个特征是高速度、大容量、低时延，其实最新一代的 Wi-Fi 速率比 5 G 还要快，最新的 802.11ax（Wi-Fi 6）单流峰值速率 1.2 Gbps（5 G 网络峰值速率 1 Gbps），平均来看，Wi-Fi 每升级一代所用的时间大约只是移动网络的一半左右，所以从最新的 Wi-Fi 6 开始，速率会持续领先于移动网络。

5）终端类型

办公、物流、商业、智能家居等各行各业都在走向无线化，首先要做的就是把设备、人员、终端等全部联网使用。假设 5 G 替代了 Wi-Fi 的存在，那么未来的所有联网终端都需要配备一张类似手机 SIM 卡的东西才可以上网。这一个理由也注定了目前在室内场景 5 G是不可能取代 Wi-Fi 的。类似的设备还有 VR、游戏机、电子阅读器、机顶盒等等……

6）移动端电池耗电

大家都知道手机、pad 等移动终端都是用的电池，大家通常都认为电池的耐用性与安装的业务，和使用频率有关，但人们往往忽略了一点，终端的各种移动信号接入质量好与差也与电池耗电量有关。当信号变差时，移动终端为了确保给用户提供一个良好的体验，会自动增加发射功率来提升信号质量，这就导致电池耗电量增加。由于 Wi-Fi 的信号源基本是在室内范围，而 5 G 信号在室外几十公里外的基站，这样就导致移动终端上传数据时，Wi-Fi 的传送距离远远小于 5 G 信号。通常情况下 5 G 的通信距离是 Wi-Fi 的几千倍以上，这样就需要手机的信号发射强度大大增加，这就增加了耗电量。曾经有人做过实验，以 4 G 为例，使用网络数据半小时，Wi-Fi 会比移动网络节省 5 %的电量。另外，最新一代的 Wi-Fi 6（802.11ax）支持 TWT 功能，可以在业务需要时自动唤醒，在业务不适用时自动休眠，进一步节省了电量。

因此，目前所面临的这些问题使得 5 G 还无法彻底取代 Wi-Fi，更多的是与 Wi-Fi 进行深度融合，因此使用 Wi-Fi 的企业和用户并不用过于慌张。今天的 Wi-Fi已不再是一个提供无线网络的设备，更多的应该被视为企业数字化转型的必备设施或中央枢纽。例如目前绝大部分的智慧零售、智慧物流、智慧办公等解决方案的中央枢纽就是 Wi-Fi 网络。

（摘自：《华为Wi-Fi 6（802.11ax）技术白皮书》）