新一代Wi-Fi

技術宅

認識Wi-Fi和802.11系列標準的關系

現在人幾乎離不開Wi-Fi，特別是筆記本、平板這類便攜設備的上網，幾乎都是通過連接Wi-Fi熱點實現的。Wi-Fi是一種無線聯網的技術，它使用的是802.11系列標準，不同的Wi-Fi版本使用不同的系列標準，如Wi-Fi 6使用的是802.11ax標準（Wi-Fi 6E也是使用的同一標準）（圖2）。

Wi-Fi 6E——新一代Wi-Fi技術

2018年Wi-Fi聯盟就發布了Wi-Fi 6，那么近日發布的Wi-Fi 6E與之有什么區別？又有什么新特性？

首先我們來了解一下Wi-Fi 6發布的背景。如上所述，現在越來越多的設備在使用Wi-Fi技術進行無線連接，Wi-Fi網絡是通過不同頻段進行數據傳輸的，比如目前Wi-Fi網絡主要使用2.4GHz和5GHz兩個頻段，一般進入雙頻無線路由器設置界面后就可以看到這兩個頻段的設置（圖3）。

由于現在大家使用的網絡設備都集中在這兩個頻段，這樣不僅影響網絡數據的傳輸，而且不同Wi-Fi網絡之間的干擾也非常嚴重，為此2018年Wi-Fi聯盟推出使用802.11ax標準的“Wi-Fi 6”。它將調制模式升級到了1024-QAM，可以有效地提升網絡數據的傳輸，但是目前仍然在使用2.4GHz和5GHz頻段，這就無法有效地解決上述擁擠和互相干擾的難題。針對這些問題，Wi-Fi聯盟在2020年又推出“Wi-Fi6E”，這里“E”是“Extended”（延伸、擴展的意思），它和“Wi-Fi 6”的最大不同是可以運行在6GHz擴展頻段上，至于其他技術則和“Wi-Fi 6”是一樣的（圖4）。

如上所述，Wi-Fi 6E的最大特性是可以使用6GHz擴展頻段，這個拓展頻段具體是指在5.925GHz到7.125GHz之間共1.2GHz的頻帶范圍。那么這個新增頻段有什么作用？大家知道Wi-Fi網絡在實際使用中數據傳輸是通過信道實現的，一個頻段被劃分為多個信道，比如在我國2.4GHz頻段總共分為13條可用信道，5GHz頻段則可以使用5個信道，大家進入路由器無線設置中可以看到信道的數量（圖5）。

目前雙頻段路由器總共就只能使用18個信道，而如果相近的無線路由器采用相同或重疊信道會形成信道競爭關系，相互影響無線鏈路質量。顯然數目眾多的網絡設備無疑會將這些信道占滿并影響網絡數據的傳輸和穩定性。Wi-Fi 6E支持的6GHz擴展頻段理論上則可以提供14個80MHz寬的非重疊信道（或7個160MHz 寬的非重疊信道），而且6GHz更大的頻段尺寸更容易獲得清晰的頻譜，也能夠更好地隔離傳統Wi-Fi 4或Wi-Fi 5設備的干擾。這樣W i -Fi 6E可以比之前的Wi-Fi多使用14個信道（其向下兼容仍然可以使用2.4GHz和5GHz的信道）。信道就像是日常生活中高速公路的車道，Wi-Fi 6E新建了14條“新車道”（信道），當然就可以讓我們的連接更通暢了。

不過需要注意的是，由于各國對于無線電信道的用途不同，Wi-Fi 6E在6GHz擴展頻段內并不能使用全部信道。比如美國建議將5.925GHz～7.125GHz頻段全部給Wi-Fi 6使用，但是監管部門目前還沒有批準，歐盟對于6GHz 擴展頻段是否開放給Wi-Fi 6E使用也仍在討論中。

另一方面，由于Wi-Fi 6E使用的是和Wi-Fi 6一樣的技術， Wi-Fi 6引入的各種新技術同樣可以在支持Wi-Fi 6E的設備上使用。比如O FDM（正交頻分復用技術），它通過頻分復用實現高速串行數據的并行傳輸， 具有較好的抗多徑衰弱的能力，能夠支持多用戶接入。OFDMA（正交頻分多址技術）同樣可以使用，可以在每個時間段內實現多個用戶同時并行傳輸。在上下行都使用的MU-MIMO技術，則可以讓路由器利用多天線同時跟多個終端設備進行溝通，更能提升網絡速率并連接更多設備（圖6）。

未來生活我們更需要Wi-Fi 6E

Wi-Fi可以讓我們上網擺脫線束的束縛，不過即使在目前百兆甚至千兆有線網絡入戶的條件下，無線上網體驗仍然不盡如人意。比如隨著物聯網的普及，家里越來越多的設備如冰箱、電視、智能插座等都需要無線接入網絡，并且需要保證這些設備連接的穩定，但是傳統的Wi-Fi無法保證更多設備的穩定連接。如上所述，Wi-Fi 6E的6GHz擴展頻段則可以解決上述問題，希望Wi-Fi 6E早日進入我們的家中。