802.11ax简要笔记


定义
802.11ax,又称Wi-Fi 6,是IEEE 802.11推出的下一代802.11工作标准,是继802.11n之后第二个能够同时工作在2.4GHz与5GHz频段下的WiFi标准。其平均吞吐量能够比Wi-Fi 5(即802.11ac)提高至少4倍,并发用户数提升3倍以上,其速度能够达到600Mbit/s,是5G移动通信标准的有力竞争者。

一、各项对比


• 基本信息对比

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• 空间流对比:即AP天线数。

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• Symbol与GI对比:Symbol为时域信号、GI为时域信号空隙。

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• 编码方式对比:即调制技术,1个Symbol中能够承载的bit数量。

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• 码率对比:即排除纠错码之后实际真实传输的数据码所占理论值的比例。

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• 子载波数量对比:即频域上的Symbol数量,注意802.11ax子载波带宽78.125KHz。

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• 最大速率对比:空间流、HT80频宽。

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二、关键技术


OFDMA频分复用技术
• 802.11ax前采用OFDM技术,一个用户帧占据一个时间段信道所有子载波的资源。如图。

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• 802.11ax引入LTE所使用的OFDMA,在OFDM的基础上将子载波做了切分,信道资源划被分成固定大小的时频资源块RU,每个RU至少包含26个子载波,一个用户的帧占据多个时间段中信道部分子载波的资源。

OFDMA工作模式

相比OFDM,OFDMA具有资源分配更细(可选最优RU进行发送)、服务质量更优(一次发送多个用户数据而不必等待)、用户并发更多、用户带宽更高。


MU-MIMO
• MU-MIMO即多用户多入多出技术,在802.11ac被引入,利用用户终端空间流(天线)少于AP空间流(天线)的特点,使得AP在同一时刻能够与多用户进行数据传输,提升了用户并发效率,降低了时延。
• DL MU-MIMO即下行MU-MIMO,在802.11ac中是44,而在**802.11ax中是88**,如图。

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• UL MU-MIMO即上行MU-MIMO,是802.11ax引入的新特性。

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• 与OFDMA不同点在于,OFDMA通过细分信道资源来提高并发效率,MU-MIMO支持通过多用户使用不同空间流提高吞吐量,二者能够同时使用,对比如图。

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更高阶的调制技术-1024QAM
802.11ax采用最高可使用1024-QAM正交幅度调制,每个符号位传输10bit数据,单条空间流相比802.11ac提升了25%的吞吐量。
使用1024-QAM要求非常高的信道质量。


空分复用技术(SR)+BSS Coloring
802.11ax之前采用动态调整CCA(Clear Channel Assement,物理载波监听)门限的方法以改善同频信号间的干扰。如图。

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802.11ax引入一种新的同频传输识别机制——BSS Coloring,在PHY帧头添加BSS Color字段对来自不同BSS的数据进行区分。如果接收端收到了来自同一个BSS(即BSS Color相同)的干扰信号则发送推迟;如果BSS Color不同,则不认为形成干扰,可同时传输。如图

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扩展覆盖范围技术
802.11ax采用Long OFDM symbol发送机制。每次数据发送持续时间提升到12.8us,降低了丢包率;最小可使用2MHz频宽进行窄带传输,增加了覆盖距离。如图。

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目标唤醒时间技术(TWT)
TWT技术允许设备协商什么时候和多久会被唤醒以发送或接收数据。
AP可以将客户端按照不同的TWT周期分组,以降低同时唤醒后的无线介质竞争。
支持802.11ax标准的STA可以在自身的唤醒时间来临前进入睡眠状态,提升电池寿命。
AP可使用“广播TWT操作”,将TWT值同时发送给多个STA,而不需要逐一协商。
发射端A向接收端B发送探测请求,接收端B收到探测请求后发送探测响应帧,A在收到探测响应帧后,完成从B到A的信道信息评估,并根据两个传输方向的信道互易性得到A到B的信道信息评估。

总结
802.11ax是对802.11协议的全新改进,引入了OFDMA、UL MU-MIMO、BSS-Color、目标唤醒技术等等,力求在5G的风口上占用一席之地。

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