科普Wi-Fi 6

很多人对科技新名词都很感兴趣，也喜欢接触新科技，比如这次准备聊一下的Wi-Fi 6。我会简单介绍一下Wi-Fi的由来，Wi-Fi发展史，Wi-Fi 6的特点和核心技术，Wi-Fi为什么还需要和有线局域网并存，Wi-Fi 6和5G网络各自优缺点。

Wi-Fi的由来

首先我们先简单说一下Wi-Fi，Wi-Fi其实最早的时候叫“wireless local area network”简称WLAN，中文叫无线局域网。科普一下，这个技术是由澳洲政府的研究机构CSIRO在90年代发明并与96年在美国申请专利的，发明人是悉尼大学工程系毕业生Dr. John O’Sullivan。好像据说是由于WLAN和VLAN（虚拟局域网）太像了，所以把它改成了现在这样的Wi-Fi。这个只是IEEE协会给它定的名字，它和我们之前看到的Hi-Fi（高保真）不一样，Wi-Fi就是一个完整的名字而已，而且Wi-Fi的标准写法是W和F是大写，中间有横杠，WiFi和Wifi并不是标准写法哦，不过现在已经通俗化了，得到了大家的认可。

Wi-Fi的发展史

Wi-Fi发展到现在已经20多年了（第一代出现在我大学毕业那年，暴露年龄了），整个Wi-Fi的技术经过了六次的技术革新。

97年的时候有拨号上网就不错了，哪里会想到无线能上网。不过在大约5年以后，就出现了一些Wi-Fi设备，那时也是高不可攀。再后来慢慢用上了无线设备，比如笔记本的无线功能，但那时使用的时候和有线的局域网速度还是相差蛮大的。基本可以忽略不计。再后来802.11n的Wi-Fi 4出来以后，速度有了明显的提高，无线的门槛也低了不少，无线开始进入千家万户。随着后来继续的发展，Wi-Fi一直是大家高效办公的一个必备条件，但对速度要求并不是特别高，很多时候都关注覆盖范围。所以那时发现酒店，咖啡馆，餐馆，公交车都慢慢覆盖了Wi-Fi。直到后来4G的出现，发现不光是速度还有广度都可以代替Wi-Fi了，这是发现Wi-Fi的关注度小了，不仅仅是这些，陌生Wi-Fi的安全性也不如运营商的数据信号。一度由于我购买了充足的数据流量，我基本上不再连各种场所的Wi-Fi信号，包括笔记本有时都是连接手机的个人热点。直到现在Wi-Fi 6出现了。

上图可以对Wi-Fi的这六代有个大概的了解，其中最重要的就是单流最高传输速度不停的在增长，直到现在的Wi-Fi 6已经超越的普通的有线局域网的带宽1000 Mbps。

Wi-Fi 6有哪些特点？

1. 速度  上图已经详细的比较了Wi-Fi 6与之前各代的速度差，速度不是快了一点点；
2. 续航  这里指连接上Wi-Fi 6路由器的终端，它采用TWT（目标唤醒时间），让路由器可以统一调度无线终端休眠和数据传输的时间，不仅可以协调发送，接收数据的时机，减少设备之间的无序竞争信道，还可以将终端分组，调节它们在不同的TWT周期，增加睡眠时间，提高了设备的电池寿命；
3. 延迟  Wi-Fi 6平均延迟降低为20ms，而之前的Wi-Fi 5平均是30ms。

Wi-Fi 6的核心技术

WiFi 6与前面几代无线技术不同的地方在于引进或者升级了两大技术，MU-MIMO（Multi-UserMultiple-Input Multiple-Output，多用户-多输入多输出）和OFDMA(正交频分多址技术)。

MU-MIMO

如今，家庭需要连接Wi-Fi的设备虽然越来越多，但由于同时需要高速连接的设备并不多，所以问题并不会明显，很多时候都是路由器覆盖问题，可以通过放大功率或Mesh等方式解决，并不是我们这次讨论的问题。但如果在公司，其实我自己公司就已经遇到了这个严重的问题，Wi-Fi信号明明满格，但网速慢到难以忍受。这是为什么呢？ 原因很简单：根据802.11ac标准，AP（路由器、热点）一次只能和一个终端通讯。而我们公司的AP虽然是企业级的，但由于SSID和密码都是公开的，所以几乎所有人的电子设备都连入公司网络，网络就会变慢变卡，就好比在高速上，突然道路施工，只保留了一条车道，会发生什么？

有两种方法可以解决此问题，一种是通过AP管理器来管理待机的接入设备，另外一种就是通过MU-MIMO。
引入MU-MIMO技术就可以改变Wi-Fi网络的运行方式，改善网络资源利用率，显著提高网络总吞吐量和总容量，将终端上网速度大幅提升。 MU-MIMO是指在无线通信系统里，一个基站同时服务于多个移动终端，基站之间充分利用天线的空域资源与多个用户同时进行通信。

WiFi 5在下行用了MU-MIMO技术，WiFi 6 则延续了WiFi 5 所带来的MU-MIMO (多用户多输入多输出系统),但WiFi 6 支持完整版的MU-MIMO 技术,支持上下行,可以一次同时支撑8 个终端设备上行/下行传输更多数据,是WiFi5 的两倍。WiFi 6让路由器利用多天线同时跟多个终端设备进行沟通，做到“一心多用”。比起过去只能单天线单设备同时通信的设计，MU-MIMO更能胜任提升网络速率，连接更多设备的需求。

OFDMA

与WiFi 5采用OFDM（正交频分复用技术）技术不同，WiFi6借用了蜂窝网络采用的OFDMA，多个终端可同时并行传输，不必排队等待、相互竞争，从而提升效率和降低时延。举个例子,原来一个时间段只能有一个载波去传输一个数据包,采用OFDMA 后就相当于在一个时间段可以有多个载波同时传输多个数据包。

虽然OFDMA和MU-MIMO都是允许多个设备同时传输的技术，但它们却截然不同。OFDMA可以在低吞吐量或小包应用（如物联网传感器）的高密度环境中提供帮助，而MU-MIMO可以帮助实现高吞吐量应用。OFDMA技术是对MU-MIMO的补充。下图详细的说明这两种技术。

OFDMA和MU-MIMO作为WiFi 6的核心技术，通过分别在频率空间和物理空间上提供多路并发技术，带来了网络性能与速度的极大提升，全面优化用户体验。

Wi-Fi为什么还需要同有线局域网同时并存

早在十年前，我原来一个公司的老总曾经因为想不要装修快速布置大批量的办公桌椅，增加大量的办公人员。由于当初我提出办公地点不适合大量布线，并不赞同此方案。他反问我，现在都可以用无线了，为啥还要布有线，每个人的电脑装个无线网卡不就好了。当时我应该是用网速之类的原因解释的。当然后来由于一些原因，没有这么做。但我现在想想都后怕，如果当时真要是这么布置了。除了用户网速不够这种硬伤，还会有信号覆盖不够，高延迟，丢包率高等很多毛病。上个网打开个网页还行，如果使用ERP（C/S架构），打开文件服务器共享文件都会出现很大问题。

这其实就是Wi-Fi和有线局域网的最大区别，有线网络虽然一般只有千兆，看起来比不过Wi-Fi 6的1.2千兆，但这是理论速度，还有覆盖，和所有终端竞争的问题，而有线网络是独享的。还有就是延迟，上面介绍了Wi-Fi 6的延迟平均是20ms，虽然还不错，但有线局域网的平均延迟一般都在1ms以内，对于一些需要通过网络操作的大型软件，或者虚拟化服务的化几乎都不太可能忍受。

最后就是高速网络，现在很多视频媒体都已经用到了准万兆或万兆的网络来访问存储里高分辨率高码率的视频，而Wi-Fi 6在这里完全被秒杀。

这就是Wi-Fi和有线局域网会长期并存的主要原因。

Wi-Fi 6和5G的对比

5G是蜂窝数字移动通信技术，既可用于广域高速移动通信，又可用于室内无线上网，具有传输速率高、时延小、并发能力强等优点，但系统复杂、成本高。Wi-Fi 6是无线接入技术，主要用于室内无线终端上网，具有传输速率高、系统简单、成本低等优点，但不适用于高速移动通信。下图可以看到它们各自用于哪些场景和他们的使用交集。

5G和Wi-Fi 6具有以下特点：

1.  5G上行峰值传输速率达10Gbit/s，下行峰值传输速率达20Gbit/s。Wi-Fi 6在80 MHz带宽下，单条空间流的峰值速率为 600Mbit/s，在带宽为160MHz、8条空间流的情况下，峰值速率达 9.6Gbit/s。
2.  5G在eMBB（增强移动宽带）场景下时延小于4ms，在uRLLC（超可靠低延迟通讯）场景下时延小于1ms。Wi-Fi 6平均时延为20ms，远高于5G的时延。因此，在时延方面，5G优于Wi-Fi 6。
3.  5G移动性强，跨区连接速度快，可实现跨区网络无缝切换。Wi-Fi 6跨区建立连接慢。
4.  5G系统复杂、成本高，Wi-Fi 6系统简单、成本低。因此，在系统建设投入方面，Wi-Fi 6优于5G。

总结

第一次写简单的科普文章，还是蛮下功夫的，检索了各种文章，图2和图3都是纯自己做的，所以对于自己来说也是对这个知识好好的进行了一下学习。当然也希望大家看得懂，如果有不清楚的或者有任何意见都可以留言。谢谢你一直看到这里！