Wi-Fi 聯盟在今年的9月份正式發佈了 Wi-Fi 6 的認證計劃，這標誌著 Wi-Fi 在無線連接業務方面的新發展。在中國，Wi-Fi 6 認證的第一場工作及研討會議於前天（11月19日）在深圳大學舉行。
這標誌著 Wi-Fi 6 的認證工作在中國地區正式開始。作為 Wi-Fi 聯盟（Wi-Fi Alliance）的成員之一，是德科技應邀參加了此次工作及研討會議。另外一場工作會議11月21日在北京石景山區國家無委舉行。
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Wi-Fi 6 是什麼?
Wi-Fi 6，其實是 Wi-Fi 聯盟給 IEEE Std. P802.11ax 起的新名字。眾所周知，以前我們的 Wi-Fi 都是叫作 802.11a/b/n/g/ac/ax 或用於車聯網的 802.11p 之類的名字。這種命名方式別說是老百姓，就是一些專業的技術人員也容易搞混，不知道誰先誰後。
舉例而言，802.11a其實是在802.11b之後發佈的，若僅按字母排序理解記憶，任誰都會誤以為是802.11a正式發佈在先。老百姓在買各種 Wi-Fi 設備的時候不知道應該買哪個，連哪個技術更先進一些也不清楚。
這種命名的方式遠沒有像 iPhone 5、iPhone 6 或 Mate 20、Mate 30 這樣的產品命名方式讓人容易理解。所以，從2018年的 802.11ax 開始，Wi-Fi 聯盟決定以數字順序的方式對各 Wi-Fi 標準進行命名。802.11ax 因為是排行“老六”，所以改為 Wi-Fi 6 ，相應的Logo也作了改變。
Wi-Fi 標準的發展歷史
這裡需要說明的是：
Wi-Fi 聯盟並沒有特別的聲明802.11b，802.11a和802.11g是 Wi-Fi 1，Wi-Fi 2 和 Wi-Fi 3，上圖只是為了幫助大家容易記住相應的對應關係。Wi-Fi 6 也就是802.11ax標準的制定工作從2014年發佈11ac，也就是 Wi-Fi 5 後就開始了，到了2018年基本上已經完成了大部分工作，到2019年1月份完成了第四版，即Draft4.0，現在仍然是 review 階段，計劃於2020年6月份的時候正式發佈。
業界認為，在2019年1月份的時候，Wi-Fi 6 已經算是發佈了，因為後續的工作主要是各種 review 和投票，技術上已經是不會改變啦。其實早在三年前，一些芯片廠商已經開始了 Wi-Fi 6 的芯片的研發工作，是德科技與芯片廠商一起合作推出了802.11ax即 Wi-Fi 6 的測試方案。目前在市場上也有了支持 Wi-Fi 6 的手機和路由器。
除了現在比較火的 Wi-Fi 6 之外，另外一些 Wi-Fi 的標準也正在制定和完善之中，如802.11ay 和 802.11be， 有些相關的芯片也在開發之中。如何命名802.11ay和802.11be，會是「Wi-Fi 7」和「Wi-Fi 8」嗎？我們試目以待。
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Wi-Fi 6 有何不同？
同各兄長版本相比，Wi-Fi 6 有哪些新技術呢？其實對比近些年的通信標準，NB-IoT也好，LoRa也好，或者是 Wi-Fi 6，這些通信行業的關注重點一直是物聯網方面的應用 。Wi-Fi 6 新接入標準也主要在考慮密集終端、低功耗和大帶寬接入上作文章。
下面的表格給出了“四哥”(Wi-Fi 4-802.11n)，“五哥”(Wi-Fi 5-802.11ac) 和“六弟”(Wi-Fi 6-802.11ax) 之間的差別。
Wi-Fi 4、Wi-Fi 5 和 Wi-Fi 6 技術比較表
從表中可以看出，Wi-Fi 6 主要採用了以下更高階的調製方式，支持上行的多用戶MIMO技術，高級的省電模式技術和OFDMA多址複用技術。下面重點加以介紹。
首先是1024QAM高階調製方式
OFDM 波形通常採用 QAM（正交幅度調製）作為調製方式，Wi-Fi 5 採用的是256階的調製方式，而 Wi-Fi 6 則採用了1024階的 QAM 調製。每個符號傳輸8個比特變成了每個符號可以傳輸10個比特，這是數據吞吐量提高的直接原因，峰值速率從 Wi-Fi 5 的 6.9G 達到 Wi-Fi 6 的 9.6G。
同時 Wi-Fi 6 可以支持8x8的 MIMO，當然目前手機並不支持這麼高的 MIMO 層數，因為天線放不下。所以目前 Wi-Fi 6 的最高理論速度大約是：
2.4Gbps (4x4 MIMO@80MHz)
4.8Gbps (8x8 MIMO@80MHz)
4.8Gbps (4x4 MIMO@160MHz)
9.6Gbps (8x8 MIMO@160MHz)
但是目前的很多路由器只有2根天線，最多4根天線，所以峰值速率只能到 4.8G。
256QAM->1024QAM 調製星座圖的比較
基於OFDMA的多用戶方式
在以往的 Wi-Fi 協議中，比如802.11ac對多個無線接入用戶採用空間分隔 （MU-MIMO）或者時間分隔（輪流傳輸/EDCA）的方式支持，而 OFDMA 增加了另外一種多用戶資源分配方式，也就是頻分複用方式。
這樣原本 Wi-Fi 5 中的最小資源單元只是時間幀，現在變成了一種類似LTE中的時/頻資源塊，可以支持更加細粒度的無線資源分配，比如把不同的資源塊分配給不同用戶。
這樣的優勢是在同一時間間隔內，可以允許發送多個用戶數據，如下圖（座標橫軸為時間）。這種技術同樣用在 Wimax，第4代通信系統 LTE 以及 5G NR 中。
OFDM和OFDMA比較
基於OFDMA的機制，整個帶寬被分成了不同大小的資源塊(RU)，每個RU大約佔用2MHz的帶寬。不同數量的RU(基於用戶的數傳輸需求) 可以分別分配給不同的用戶，在20M帶寬裡，可以同時最多有9個用戶。
這樣帶寬得到了最大程度的利用，同時減少了每個用戶通信的時延，平均網絡時延從 30ms 降到了 20ms。每個RU塊可以包含26, 52, 106, 242, 484, 996 或 2x996 個子載波。
基於目標喚醒時間(TWT)的多用戶調度機制
Wi-Fi 5 包括以前的標準，使用載波感知的方式，STA在傳輸數據之前，需要去檢查目前信道上是否有數據傳輸，如果檢測到有數據傳輸，則需要等待一段時間，然後繼續重複上面的過程，直到信道空閒，才開始發送數據。
在有多個用戶共享網絡的情況下，這種機制效率很低，而且增加了系統的干擾。Wi-Fi 6 使用了 TWT技術（Target Wake Time） ，這是一種設備資源調度方式。
它允許設備和接入節點之間協商自己在進入休眠之後什麼時候被喚醒，而不是從前的隨機接入網絡，支持 Wi-Fi 6 的接入點可以把客戶端設備分組到不同的TWT週期，從而分組定時喚醒，這樣既有助於減少信道爭用設備的數量，也為使用電池驅動的設備延長了電池續航的時間。
TWT機制示意圖
使用更多的頻段
相對於 Wi-Fi 5 只有5G的頻段外，Wi-Fi 6 使用了2.4G，5G兩個頻段，IEEE還定義了6G頻段，頻率可擴展至7.125GHz。這樣 Wi-Fi 6 就可以工作在3個頻段上。
除此之外，相對於 Wi-Fi 5，Wi-Fi 6 增加了FFT長度，降低了子載波間隔，從Wi-Fi 5 的312.5kHz降到了78.125kHz，這大大增加了頻譜的利用率。
另一方面，Wi-Fi 6 使用更長的信號長度，從3.2uS增加到12.8uS，加大了信號的時間間隔，改善了網絡性能和抗衰落的能力，這使得 Wi-Fi 6 可以應用在室外的某些地方。
除了以上的這些改變，Wi-Fi 6 還使用了空間重用(Spatial Reuse) 和設備染色標識(BSS) 技術。
Wi-Fi 應用越來越廣泛，中大範圍的場景覆蓋（比如機場）正在成為棘手的問題。這種中大型場景中，很常見的情況是一個手機同時受到兩個不同無線接入點信號，但是屬於同一個無線局域網絡（同BSS/SSID）。
針對這種情況，Wi-Fi 6 提供一種BSS染色機制，如果手機收到的信號來自同頻段的相同無線局域網絡（比如來自兩個中繼器），那麼手機會及時識別干擾信號並調高識別門限，及時停止接收來避免干擾。
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Wi-Fi 6&5G，相愛or相殺？
2019年可以說是中國5G的商用元年，早在6月份各大運營商便都獲得了牌照。目前，5G的下載速度在1Gbps和10Gbp之間，而 Wi-Fi 6 的速度上限是9.6G；5G的通信延遲可以到1個ms， 而 Wi-Fi 6 的平均通信延遲在20ms。
儘管 Wi-Fi 6 的技術先進，但是相對於5G，好像也沒什麼優勢，於是有人慨嘆，Wi-Fi 6 是“生不逢時”，擔心 Wi-Fi 6 活不過5G時代。
果真如此嗎？下面的圖來自於 Qorvo 公司5G和 Wi-Fi 技術白皮書，略有改動，大致描述了 Wi-Fi 6 和5G之間的差別。
Wi-Fi 6 和 5G 對比 (源於 Qorvo 技術白皮書，有修改)
總結起來有以下幾個不同：
兩種技術關注的焦點不同
在5G網絡快速發展的情況下，Wi-Fi 6 似乎有些低調。儘管 Wi-Fi 6 的速率並不比5G快，但是， Wi-Fi 6 關注的重點並不是單設備的峰值速率。Wi-Fi 6 更關注的是密集用戶場景下的平均吞吐率，關注的是應用和用戶體驗。Wi-Fi 6 是史上速率最快，也是最靈活通用的 Wi-Fi 技術。眾所周知，5G有eMBB(增強型移動寬帶)、mMTC(大規模物聯網)、uRLLC(超高可靠超低時延通信)三大場景，面向未來4K/8K、VR/AR等高帶寬視頻業務和萬物互聯，而 Wi-Fi 6 的方向與 5G 是一致的。但是5G更強調的是個人的通信能力的提高，而Wi-Fi 6 關注得更多的，則是在一個非常多的用戶場景裡平均每個人的通信能力。
兩種技術的使用場景不同在相當長的一段時間內， Wi-Fi 6 還是主要應用於室內場合（儘管 Wi-Fi 6 對室外應用作了技術上的優化）；而5G主要應用於室外的移動場合。結合目前家庭裡面的使用情況，最多的還是光寬帶加無線路由器的情況。在相當長的一段時間內，這種應用方式是不會改變的。
兩種技術使用的成本不同
除了物理上的頻段不同外，由於 Wi-Fi 6 使用免費頻段而5G是使用授權頻段，所以 Wi-Fi 6 的使用成本要比5G便宜，網絡建成後不需要向運營商支付費用。尤其是在室內娛樂影音的消費方面，Wi-Fi 6 在使用成本上具有絕對的優勢。當然 Wi-Fi 6 的應用要想大範圍普及，還需要有更多的設備支持這個標準，這就需要提到了「Wi-Fi 6 認證」。
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Wi-Fi 6 認證有何用處？
Wi-Fi 聯盟是一個非營利性行業組織，不過它擁有 Wi-Fi 的商標，主要負責 Wi-Fi 認證和授權，當然也會參與802.11系列標準制定。通過 Wi-Fi 6 產品驗證的設備可以在設備上加上 Wi-Fi 6 認證標籤，如下圖，這就表明該設備是支持 Wi-Fi 6 技術啦。
從技術上講，由於 Wi-Fi 6 使用了許多新的技術和機制，所以必須加以測試，確保設備能夠正常安全的使用。
Wi-Fi 6 商標和802.11ax標準的關係，實際上因為IEEE TGax工作組和 Wi-Fi 聯盟的成員企業很大程度上是重合的，所以簡單的講，Wi-Fi 6 驗證通過就等於設備支持了802.11ax技術和功能。
概括起來，Wi-Fi 6 的認證主要測試以下方面：
1.正交頻分多址OFDMA
2. 多用戶MIMO， 即MU-MIMO
3.目標喚醒時間 TWT，
4.1024階正交幅度調製，即1024QAM
5.WPA3介入安全機制
想知道這些測試有哪些挑戰，可以參考是德科技的《Wi-Fi 6 的新技術和測試的挑戰》，點擊文章底部按鈕，即可下載完整版白皮書資料。
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是德科技在 Wi-Fi 6 測試中的貢獻
作為 Wi-Fi 聯盟的成員，是德科技緊緊跟隨 Wi-Fi 標準的進展，與芯片廠商和設備廠商合作，開發了整套的 Wi-Fi 6 的測試平臺，包含從物理層到應用層，從非信令到信令，從研發到生產的各種測試，為 Wi-Fi 6 的研發、生產和認證測試提供了強有力的支撐。
是德科技Wi-Fi 6測試方案
歡迎，下載是德科技《Wi-Fi 6 的新技術和測試的挑戰》白皮書瞭解更多的技術細節和是德的測試方案。
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