华为Wi-Fi 6（802.11ax）技术白皮书

目录 1.Wi-Fi发展简介...........................................................................................................42.什么是Wi-Fi 6(802.11ax).......................................................................................62.1Wi-Fi 6速度有多快？.........................................................................................62.2Wi-Fi 6核心技术.................................................................................................92.2.1OFDMA频分复用技术................................................................................92.2.2DL/UL MU-MIMO技术...........................................................................132.2.3更高阶的调制技术(1024-QAM).............................................................152.2.4空分复用技术（SR）&BSS Coloring着色机制................................162.2.5扩展覆盖范围(ER).....................................................................................192.3其他Wi-Fi 6（802.11ax）新特性..................................................................192.3.1支持2.4GHz频段......................................................................................192.3.2目标唤醒时间（TWT）..............................................................................203.为什么要Wi-Fi 6(802.11ax).................................................................................224.5G与Wi-Fi 6(802.11ax)的共存关系....................................................................235.华为对Wi-Fi 6(802.11ax)产业发展的贡献...........................................................266.华为Wi-Fi 6(802.11ax)产品和特性......................................................................286.1业界首款商用Wi-Fi 6 AP.................................................................................286.2华为自适应阵列天线..........................................................................................28 6.3三射频&双5G设计.......................................................................................296.4SmartRadio技术-智能射频调优.....................................................................306.5SmartRadio技术-智能EDCA调度................................................................326.6SmartRadio技术-智能无损漫游.....................................................................33 7.总结............................................................................................................................35 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2Mbps，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11Mbit/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5GHz，最大原始数据传输率54Mbit/s，达到了现实网络中等吞吐量(20Mbit/s)的要求，由于2.4GHz频段已经被到处使用，采用5GHz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2.4GHz(跟802.11b相同)，原始传送速度为54Mbit/s，净传输速度约为24.7Mbit/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600Mbit/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160MHz）和更高阶的调制技术（256-QAM），传输速度高达1.73Gbps，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5GHz频段的终端，削弱了2.4GHz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）。 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命名分别对应如下802.11技术标准： 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。 2.1Wi-Fi 6速度有多快？ 4G是移动网络高速率的代名词，同样，Wi-Fi6是无线局域网高速率的代名词，但这个高速率是怎么来的，由以下几个因素决定。 计算公式： （1）空间流数量 空间流其实就是AP的天线，天线数越多，整机吞吐量也越大，就像高速公路的车道一样，8车道一定会比4车道运输量更大。 （2）Symbol与GI Symbol就是时域上的传输信号，相邻的两个Symbol之间需要有一定的空隙（GI），以避免Symbol之间的干扰。就像中国的高铁一样，每列车相当于一个Symbol，同一个车站发出的两列车之间一定要有一个时间间隙，否则两列车就可能会发生碰撞。不同Wi-Fi标准下的间隙也有不同，一般来说传输速度较快时GI需要适当增大，就像同一车道上两列350KM/h时速的高铁发车时间间隙要比时速250KM/h时速的高铁发车间隙要大一些。 （3）编码方式 编码方式就是调制技术，即1个Symbol里面能承载的bit数量。从Wi-Fi1到Wi-Fi 6，每次调制技术的提升，都能至少给每条空间流速率带来20%以上的提升。 （4）码率 理论上应该是按照编码方式无损传输，但现实没有这么美好。传输时需要加入一些用于纠错的信息码，用冗余换取高可靠度。码率就是排除纠错码之后实际真实传输的数据码占理论值的比例。 （5）有效子载波数量 载波类似于频域上的Symbol，一个子载波承载一个Symbol，不同调制方式及不同频宽下的子载波数量不一样。 2.2Wi-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-Fi6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) 下面详细描述这些核心新特性。 2.2.1OFDMA频分复用技术 802.11ax之前，数据传输采用的是OFDM模式，用户是通过不同时间片段区分出来的。每一个时间片段，一个用户完整占据所有的子载波，并且发送一个完整的数据包（如下图）。 802.11ax中引入了一种更高效的数据传输模式，叫