WiFi 6 带来的不仅是高速

2022-12-21
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WiFi 6 提高了网络连通性,它在不久的将来有望为数万亿台设备组网,并且能够不间断而高效地工作。它虽然在 2019 年就取得了官方认证,但由于疫情原因,它的测试工作面临不少挑战。本文旨在对这项技术进行概述。

WiFi-6

WiFi 技术的下一代标准,称为 “WiFi 6”,也可以称为 “AX WiFi” 或 “802.11ax”。它是为满足指数级增长的设备组网需求而产生的,因此也可以用于 VR 和智能家居。它是现有的 802.11ac WiFi 标准的升级版,可以应对现有技术在容量、效率、覆盖范围和性能方面遇到的挑战。

Figure 1: WiFi 6

这项技术是在 2014 年进行研发,完成于 2018 年,由 IEEE 高性能无线网络研究组(HEW SG)发布。产品认证于 2019 年后期进行,此时三星 Galaxy Note 10 和 Ruckus R750 使用了这种技术。WiFi 6 运行于 1GHz 和 6GHz 波段,主要的频率为 2.4GHz-5GHz。

如今,每个家庭平均有九台设备需要连接 WiFi。WiFi 6 主要致力于改善网络质量,而不是提升某些设备的速度。

WiFi 6的特点

  • 多用户、多输入、多输出(MU-MIMO): 路由器和多台设备可以同时通信。在 2.4GHz 和 5GHz 频率上,它支持四个同步的数据流,当这些数据流添加到一个用户时,可以从智能路由器接收到相当大的输入数据的带宽。
  • 1024-QAM: 这令 WiFi 6 的每个数据包能编码的字节数更多,吞吐量增加了 25%。它不仅提高了大业务量情况下的通信效率,也最大限度增加了传输速率。这在现代企业应用系统领域有很大的优势。
  • 正交频分复用(OFDM): 支持四倍的副载波,速度也提高了 11%。扩展的信号支持用户同时进行更多数据包传输。所以数据包之间的等待时间和延迟就减少了。
  • 增加的信道宽度: 80MHz 的波段加入了 160MHz 的信道通信,信道宽度增加了一倍。因此,路由器可以容纳更多用户,为每个用户提供更大的数据流。
  • 目标唤醒时间(TWT): 这是 WiFi 6 特有的。它支持每台设备独立协商发送和接收的唤醒时间。它可以增加总体睡眠时间,令电池寿命最大化。它还支持许多额外的网络选项,特别是对 IoT 设备的支持。
  • 提升安全性: 一切支持 WiFi 6 的设备都需要包含 WPA3 协议。它可以对未经验证的通信进行加密,针对暴力字典攻击提供了强大的密码保护,以及对敏感信息进行 192 位的加密,提升数据的可靠性。
  • 波束赋形: 借助八根天线,波束赋形能提高传输速率,通信范围也因直接定向到某个客户端而扩大。它对快速移动的、可能面临多用户、多输入、多输出的设备起到了支撑作用。波束赋形也有利于控制那些蓄意发出干扰信号的天线的传输。然后信号会被重新定向到新的目标。

支持 WiFi 6 的设备

到目前为止,路由器、中继器、网状网络和多数 WiFi 使用者还是以 WiFi 5 为标准。WiFi 6 是 2019 年推出的。一些支持 WiFi 5 的早期设备存在一些兼容性问题 —— 它们可以使用 WiFi 6 的网络,但得不到相应的支持服务。

WiFi 6 的路由器是向后兼容的。应该确保网络已经为此做好了准备。

WiFi 6 实现了较低的电量消耗,在任何场景(包括 IoT)下,都是个不错的选择。它减少了不必要的数据流动,还会通知设备何时将数据激活或令其睡眠。所以不必要的数据流动减少了,性能和电池寿命也提高了。

三星 Galaxy Note 10 和 Ruckus R750 是全球第一款经认证支持 WiFi 6 的智能手机和接入设备,苹果的最新款 iPhone 也紧随其后。WiFi 联盟已经确立了认证方案,正如人们预期的那样,等待入市的那些新款无线产品也开始申请认证了。下列设备已支持 WiFi 6:

  • iPhone 11 和之后的型号
  • 三星 Galaxy S10、S20、Note 10 和 Note 20
  • 配置 M1 处理器的苹果电脑
  • 智能电视

为了全面享受到 802.11ax 标准带来的改进,硬件和软件的功能都需要基于这种 WiFi 技术进行升级。

硬件测试

为了充分挖掘最新款设备的潜力,需要一台 WiFi 6 路由器来运行网络。几年前,这么做的成本很高,但现在我们有多种选择,甚至可以使用网格系统、游戏路由器、范围扩展器等等。只有在进行实际测试时,才可以购买最划算的设备。如今,在速度方面,TP-Link Archer AX6000 是最快的,它击败了所有的竞争者。这款路由器可以以 1523 Mbps 的速率无线传输数据,有效传输距离为 1.5米(5 英尺)。

很重要的一点,请务必记住,这些路由器提速,并不是在变魔术。理论上的最大速率 9.6 Gbps是实现不了的。这种理论上的最大速率,实际上也会被多台设备分摊掉。

WiFi 6 侧重于在连接设备密集的地方提供高质量的连接。它不会令单台设备的速率指数级增长,但会使相关的设备运行处于理想水平。

只有各大互联网服务提供商(ISP)的加速计划与 WiFi 6 路由器结合起来,才能体现它的真正潜力。真正的挑战是那些 ISP 承受的,因为它们需要铺设新型的光纤来利用这种下一代技术。存在一个重要的问题:当ISP 的通信速率变得更快,现有的硬件会变得多余吗?

WiFi 6 的应用

  • 大型公共场所(LPV): 体育馆和会议中心是上千台设备同时联网的公共场所。WiFi 6 能改善参会者体验,增强消费者互动,还能提供附加服务,比如即时回放,订购餐食等。它还支持 LPV 业主开拓新的商业机会。
  • 交通枢纽: 公共交通站点也是人们需要同时联网的场所。OFDMA 和 BSS 这类明显具有 WiFi 6 色彩的技术为解决这种问题提供了必要的工具。
  • 物联网和智慧城市建设: WiFi 6 的能效令物联网设备可以进入休眠模式,并且可以在预定的间隔内开启信号发射器,以便在无需过多维护的情况下增加现场作业时间。
  • 教育机构: 大学校园内的图书馆、礼堂和报告厅内的日间 WiFi 使用密度是最高的,夜晚几乎没有人。WiFi 6 是这类场景的完美选项。

(LCTT 译注:相关产品推荐部分节略。)

面临的挑战

WiFi 6 不一定使速度更快,但它能确保在一定范围内的设备速率不会在未来几年变慢。虽然它面临三重挑战,但这些问题常常被忽视。

  • 需要对不支持的设备进行升级:即使 Wifi 6 向后兼容,但只能在最大限度使用这种技术时才能做得合理。这意味着每次都要更新设备。
  • 内部网络以外的速度和性能:WiFi 6 能为诸如云文件共享之类服务提供极好的连接性。然而,ISP 的相关资源也会影响速度和性能。
  • 覆盖范围问题:在各个国家,传输信号和带宽都是由法律规定上限的。因此,为了符合法律规定的上限,WiFi 6 的覆盖范围也是受限的。

尽管存在这些挑战,一些企业,像 Aruba、华硕、AT&T、Boingo、博通、思科、Comcast、CommScope、Cypress、Extreme Networks、英特尔、Netgear、Orange、高通、TP-Link 和小米,都在关注 WiFi 6 更多的可能性。


via: https://www.opensourceforu.com/2022/06/wifi-6-promises-much-more-than-faster-speeds/

作者:Sharon Katta 选题:lkxed 译者:cool-summer-021 校对:wxy

本文由 LCTT 原创编译,Linux中国 荣誉推出