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下一代Wi-Fi网络技术应用崛起,Wi-Fi 6带来的重要新功能

admin| 2019-7-19 14:14 阅读 54 评论 0

    在从2018年起,关于Wi-Fi 6的网络应用,已经陆续崛起,根据Cisco的预估,2020年将是大量用户端装置开始采用的时机。随着笔记型计算机与智慧型手机的普及,无线网络已是现代人不可或缺的IT基础设施,而就在今年全球关切5G行动网络的发展之际,下一代Wi-Fi网络技术应用,也就是802.11ax,也即将出现在我们的周遭。

  

  

  由于Wi-Fi无线网络发展至今已经届满20年,历经多次标准的变革。例如,1999年先后登场的802.11a、802.11b,可提供11 Mbps连网速度;2003年定案的802.11g,则将速度提升到54 Mbps,到了2009年的802.11n,已提供到600 Mbps,此时,笔记型计算机已大行其道,智慧型手机也出现在市面上(iPhone、Android手机在2007年开始贩售)。

  接下来发展的802.11ac,又有两波风潮,分成2013年定案的Wave 1,以及2016年出现的Wave 2,而基于前者的产品,理论传输率可达到1.3 Gbps,基于后者的产品,则是2.34 Gbps。然而,802.11ac的网络传输率并不仅止于此,在IEEE标准当中,后来也允许6.9 Gbps速度的用法(160 MHz频宽、256 QAM、8个空间串流)。

  在这之后,原本许多人一度认为下个接班的Wi-Fi标准,会是802.11ad,但结果并不是它,而是802.11ax。

  事实上,802.11ad这项由WiGig推动、后续并入Wi-Fi联盟的协定,采用的频段是60GHz,传输速度可逼近7Gbps,但室内通讯范围只有10公尺以下,较适合短距离高速传输的环境。相对而言,802.11ax采用的频段,则是目前Wi-Fi通用的2.4GHz和5GHz,可接续现行的802.11ac和802.11n网络,因而最终成为世代交替的重要标准。

  

  英特尔今年发表支援Wi-Fi 6的笔记型计算机平台与Wi-Fi芯片,他们也引用相关的预估数据,看好Wi-Fi 6的市场。

  Wi-Fi 6名称的由来

  虽然Wi-Fi网络的通讯协定标准经历了上述的阶段,不过,对于一般使用者而言,恐怕还是搞不清楚谁先谁后,想要称呼这些标准,并且理解彼此之间的差别,实在不容易。

  于是,推动与认证相关设备的Wi-Fi联盟,发起了Generational Wi-Fi的市场行销计划,他们希望透过消费者一看就懂的新方式来表达识别,而且是根据无线网络主要实体层技术的发布,来帮不同的Wi-Fi世代命名,如此一来,制造商、维运服务业者、终端用户都可经由这样简单易懂的描述,理解设备包含的Wi-Fi技术,以及装置所要连接的Wi-Fi网络。

  简而言之,他们希望能够比照行动宽带网络区分为3G、4G的作法,让顾客更容易识别设备提供的Wi-Fi连网能力,以及所要存取的Wi-Fi网络特性。

  为了实现这样的目标,Wi-Fi联盟在2018年10月正式发布消息,向全世界介绍新世代的无线网络Wi-Fi 6,作为支援802.11ax的产品与网络环境的代称。

  而在全新的统一命名方式之下,现存的Wi-Fi标准也有了对应的别称。例如,我们可以用Wi-Fi 5来称呼支援802.11ac技术的设备,Wi-Fi 4则是代表支援802.11n技术的设备。的确!有了这样的简易识别,对于不同Wi-Fi标准的称呼和理解,都变得方便许多!

  但光是订出这样的命名还不够,Wi-Fi联盟对于整个网络通讯产业最大的影响力,还是在于相关产品认证标章的授与。而他们在今年1月也宣布,Wi-Fi 6的产品认证计划,将于第三季展开。

  在该项认证里面,Wi-Fi联盟希望能够突显Wi-Fi 6设备带来的重大改善,以及多项新功能,让用户能够体验到更大的网络容量、讯号涵盖面积,以及传输效能,能够支撑更多高规格应用案例的需求,例如,一般消费者的超高分辨率影音串流、虚拟实境/扩增实境,以及企业的关键应用系统。

  有了Wi-Fi 6这样的命名之后,市面上所有即将或已经推出相关产品的厂商,都热烈响应,几乎口径一致地采用这个称呼。

  不过,在这之前,也有其他厂商特别针对802.11ax技术应用,发起了专属的推广计划。那就是由Broadcom主导的Max WiFi,他们在2017年8月发表支援802.11ax的芯片时,也公布了Max WiFi的网站,希望以此来汇集相关的产品生态系。

  当时也有一些厂商以Max WiFi来代称802.11ax,不过,随着Wi-Fi 6的声势水涨船高,Wi-Fi联盟本身又是横跨不同厂商所组成的业界团体,相形之下,由Broadcom所主推的Max WiFi,知名度已大不如前,但由于目前采用Broadcom芯片的Wi-Fi 6产品,仍是大宗,这里仍是追溯802.11ax发展的重要据点。

  Wi-Fi 6带来的重要新功能

  从去年底开始,一直到今年上半,几家厂商也开始积极在台主推Wi-Fi 6,像是在台北国际计算机展期间发表相关产品的华硕,以及旗下拥有无线路由器产品线的Netgear,而供应笔电处理器与Wi-Fi芯片的英特尔,也举行多次IT新闻的媒体聚会,对外说明Wi-Fi 6的优势,以及他们所属的相关产品与解决方案。

  在这些网络厂商的大力宣导,或是Wi-Fi联盟所强调的重点里面,Wi-Fi 6具备下列几个大家都津津乐道的特色。

  OFDMA

  在802.11n和802.11ac的Wi-Fi网络当中,对于资料传输与分频多工的处理,采用的是正交分频多工(OFDM),而802.11ax改用的是正交分频多重接取(OFDMA),可以改善多个连网装置同时存取无线网络时的传输效率,也能容纳更多的连线。

  细部来看,两者有何差异?基本上,在OFDM的模式下,资料在固定频宽的单一串流传输时,不论封包大小,只能按顺序排队进行,若遇上大型封包,可能会影响其他封包的传送;在OFDMA的模式下,频宽会切割成多个资源单位,能让各种大小的封包同时进行传送,减少封包延迟的状况,而且,802.11ax在上载和下载资料时,均可支援OFDMA的模式。

  MU-MIMO

  许多Wi-Fi网络设备都支援多进多出(MIMO)的处理,但不同时期发展的标准,采用的作法也有差异。以802.11n而言,仅支援单一使用者的多进多出(SU-MIMO);802.11ac开始支援多使用者的多进多出(MU-MIMO),但只针对下载的部份;到了802.11ax,对于MU-MIMO的使用,额外支援了上载的部份,更完整提升了同时向多个Wi-Fi设备传输资料的能力。

  BSS Coloring

  针对多个网络基地台同时存在的环境,802.11ax提供了一种能帮讯号「着色」的技术,称之为BSS Coloring。所谓的BSS(Basic Service Set),是指一台无线基地台,以及与其连接的用户端装置,之所以发展出着色的作法,是因为BSS之间会发生相互复盖的状况,而造成干扰,而在802.11ax的无线讯号里面,会在实体层的标头加上数字(也就是上述的着色),而新出现的频道存取行为会根据所侦测的「颜色」来配置,不会存取到其他无关的基地台。

  1024-QAM

  在资料汇聚的网络传输过程当中,802.11ax能使用1024 QAM的正交振幅调变模式,在相同的频谱数量里面,对更多资料进行编码,进而增加Wi-Fi设备的网络吞吐量。相较之下,现行的802.11ac只能支援256 QAM,802.11n则是64 QAM。

  

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