wifi連接速度263mbps 頻率5g（WiFi6802.11ax）

2023-04-28 14:24:01

WiFi 發展史

1971年美國夏威夷大學研發出第一個WiFi雛形1980年代NCR公司開發出WaveLAN，被公認為是WiFi的先驅1990年基於未授權頻譜的無線通信IEEE 802.11工作組成立1997年WiFi標準第一版802.11無線標準發布，採用未授權的2.4GHz頻段，傳輸速率為2Mbps1999年802.11b協議發布，速率達到11Mbps2000年，基於5.8GHz頻段的802.11a標準發布，速率達到54Mbps，但不兼容802.11b2003年802.11g發布，速率達到54Mbps，且採用跟802.11b同樣的頻段2009年802.11n發布，該協議可以工作在2.4GHz或5.8GHz頻段(但不同時運行)，還引入了可選的MIMO和40Hz頻寬，使802.11n的頻寬達到了802.11 g的兩倍。若採用相同的20Hz頻道寬度配置，802.11n網絡可以達到72Mbps的速度。如果使用雙倍寬度的40Hz頻道，以及多個天線，數據速度甚至能夠高達600Mbps2013年802.11ac發布，速度達到Gpbs級別，由於支持5.8GHz頻段而實現160Hz的頻寬。通過波束成形(beamforming)和支持多達8個MIMO數據流，所實現的數據速率可以從最低的433Mbps到6.8Gbps2019年802.11ax(WiFi 6)發布，傳輸速率達到10Gbps，下一步802.11ay可達20Gpbs

WiFi理論速率計算：

WiFi的無線傳輸速率可以按照下面的計算公式進行計算。

整機速率 = 空間流數量 * 1/(Symbol Gi) * 編碼方式 * 碼率 * 有效子載波數量

空間流數量：其實就是AP 的天線，天線數越多，整機吞吐量也越大，就像高速公路的車整機吞吐量也越大， 8車道一定會比4車道運輸量車道運輸量更大。當前家用路由器主流都支持2條空間流，商用的AP支持4條流的也比較多。802.11ac和802.11ax單射頻支持的最大空間流數量均為8。

Symbol 與 GI：Symbol 就是時域上的傳輸信號，相鄰的兩個 Symbol之間需要有一定的空隙（GI ），以避免 Symbol之間的幹擾。不同 WiFi 標準下的間隙也有不同，一般來說傳輸速度較快時 GI 需要適當增大。

編碼方式：編碼方式就是調製技術，即 1個 Symbol裡面能承載的bit數量。從 WiFi 1到 WiFi 6，每次調製技術的提升，都能至少給每條空間流速率帶來 20 %以上的提升。

碼率：理論上應該是按照編碼方式無損傳輸，但現實沒有這麼美好。傳輸時需要加入一些用於糾錯的信息碼，用冗餘換取高可靠度。碼率就是排除糾錯碼之後實際真實傳輸的數據碼佔理論值的比例。

有效子載波數量：載波類似於頻域上的 Symbol，一個子載波承一個Symbol，不同調製方式及不同頻寬下的子載波數量不一樣。HT20代表20MHz的帶寬，HT80代表80MHz的帶寬，具體能使用多大的頻譜帶寬與當地國家的規定和網絡設計有關。特別在採用WiFi規模組網的時候，為了較小不同AP之間的幹擾，會採用錯開使用的方式。

根據以上公式，我們可以計算一下 802.11ac 與 802.11ax 在 HT80頻寬下的單條空間流最大空間流最大速：

WiFi 6/802.11ax的目標

主要改進目標有：

1. System performance：在高密部署場景中提升至少4倍的每用戶平均吞吐性能，並改善終端

設備的電力消耗；降低通信延遲以滿足高密場景的QoS應用需求。

2. Spectrum Efficiency：提高無線頻譜資源的利用效率，並提供管理臨近設備的幹擾的能力，以

改善高密部署中的性能。

3. Bands of Operation：規定11ax工作的頻段在1Ghz~6Ghz之間。即，包含傳統的2GHz和

5GHz頻段，以及新增的6Ghz頻段。

可以看到，在11ax的目標中沒有對最大連結速率的要求，而是高密、多用戶、效率等關鍵字。這

一代協議將朝著更實用、更貼近用戶場景的方向邁進。

WiFi 6/802.11ax的關鍵技術

一、OFDMA頻分復用技術

OFDM基礎知識：OFDM（正交頻分復用）應用在11a、11g、11n及11ac中。與單載波調製方式不同，OFDM將整個載波頻段切分成大量緊鄰的子頻段（子載波），每個子載波採用傳統的調製方案，進行低符號率調製。

以11ac 20Mhz帶寬為例，子載波的頻寬為312.5Khz，子載波數量為64個。每個子載波上，被切分為一個個3.2us的碼元 0.8us的保護間隔。然後，64個子載波通過反向傅立葉變換生成時域的信號進行發送。接收端通過傅立葉變換將信號分解為64個子載波，解調每個子載波的數據，通過重新組合得到發送的數據。OFDM方式有頻譜效率高，帶寬擴展性強，抗多徑衰落等優點，因此廣泛應用於無線通信領域。

802.11ax引入OFDMA：OFDMA（正交頻分多址），是OFDM技術的演進。OFDM技術中，一個報文中的所有的子載波都用於和單一用戶通信；OFDMA中，一個報文中不同的子載波可以分配給不同的用戶進行並發的通信。OFDMA方式減少了幀前導（Preamble）和幀間隙（SIFS等）及終端之間競爭退（Contention）的時間消耗，從而提升了多用戶並發場景的通信效率。