Descripción técnica de WIFI 6

El 4 de octubre de 2018, Wi-Fi Alliance anunció oficialmente que la tecnología Wi-Fi de próxima generación 802.11ax pasó a llamarse Wi-Fi 6, y las dos generaciones anteriores de tecnología 802.11n y 802.11ac fueron renombrados Wi-Fi 4 y Wi-Fi 5 respectivamente.

En comparación con Wi-Fi 4/5, Wi-Fi 6 no solo es más rápido, sino que también tiene muchas actualizaciones y optimizaciones para diferentes escenarios de aplicaciones y tecnologías relacionadas. Veámoslo desde el nivel técnico a continuación. Mire los nuevos cambios traídos por WIFI6.

A partir del desarrollo del estándar WIFI, no es difícil encontrar que la mayor mejora del estándar WIFI es la velocidad de transmisión de datos. Se pueden lograr velocidades de transmisión más altas mediante métodos de modulación más altos y un mayor ancho de banda. Sin embargo, a juzgar por los escenarios de uso reales de la tecnología inalámbrica, las necesidades de los usuarios en materia de tecnología inalámbrica son diversas. Algunos escenarios requieren una latencia baja y es posible que no tengan requisitos de ancho de banda elevados, mientras que otros escenarios requieren un ancho de banda elevado y no son sensibles a la latencia. Debido a la gran variedad de dispositivos inalámbricos, los escenarios son complejos. Al formular estándares inalámbricos y diseñar redes inalámbricas, hay muchos puntos a los que se debe prestar atención. Sólo combinando necesidades y escenarios podemos brindar realmente una buena experiencia a los usuarios inalámbricos.

WIFI6 ha realizado mejoras técnicas y optimizaciones en términos de modulación, codificación y concurrencia multiusuario. En comparación con la mejora de la velocidad, presta más atención a la optimización general de las aplicaciones, la experiencia del usuario y el entorno inalámbrico. Es más adecuado para el escenario actual donde son populares múltiples terminales Wi-Fi y múltiples aplicaciones. Wi-Fi 6 ha realizado muchas mejoras y optimizaciones para estos escenarios de aplicaciones, lo que puede mejorar enormemente su experiencia inalámbrica.

Como estándar dedicado a mejorar la eficiencia del uso inalámbrico y la experiencia del usuario, Wi-Fi 6 define muchas especificaciones que son completamente diferentes a los protocolos anteriores. Por ejemplo, orden de modulación más alto (1024-QAM), espaciado de subportadora más estrecho, OFDMA de enlace ascendente y descendente, MU-MIMO de enlace ascendente y descendente (MU-MIMO de enlace descendente se introdujo en Wi-Fi 5), multiplexación espacial, etc.

Estas funciones no están disponibles en redes 2.4G y 5G. La función wifi5 solo admite 5G, mientras que la función wifi4 admite 2,4G y 5G.

La velocidad teórica máxima de wifi6 es de 9,6 Gpbs, wifi5 es de 6,9 ​​Gbps y la velocidad por debajo del flujo de espacio único de 80 MHz aumenta de 433 Mbps a 600 Mbps. 4Mbps

1024-QAM (Modulación de amplitud en cuadratura), que es un tipo de modulación. La llamada modulación es el proceso de convertir señales eléctricas en ondas de radio. Lo contrario se llama demodulación. de modulación. Cuanto mayor sea el valor, mayor será la densidad de datos durante el proceso de conversión.

La codificación QAM utiliza modulación bidimensional (retícula). De hecho, el valor QAM es 2 elevado a la enésima potencia. Por ejemplo, 64-QAM (64 es 2 elevado a la sexta potencia) puede transmitir 6 bits de datos a la vez; la modulación más alta admitida por Wi-Fi 5 es 256-QAM, por lo que Wi-Fi 5 puede transmitir 8 bits de datos; información a la vez La modulación más alta admitida por 6 es 1024-QAM, que permite que Wi-Fi 6 transmita información de datos de 10 bits a la vez mediante el uso de 1024-QAM, la velocidad de negociación de la capa física de Wi-Fi. Fi 6 aumenta en 25.

Wi-Fi 6 rediseña el espacio entre subportadoras de 312,5 kHz de Wi-Fi 5 a 78,125 kHz, lo que significa que bajo el mismo ancho de banda de canal (MHz), el número de subportadoras de Wi-Fi 6 se cuadriplica el del Wi-Fi 5.

Debido a la introducción de un espaciado de subportadora más estrecho, la capacidad de trama única también se incrementa cuatro veces (es decir, 256 subportadoras/20 MHz), por lo que el tiempo de transmisión de trama única es naturalmente cuatro veces mayor que el de Wi-Fi 4/ 5 (12,8 microsegundos) (3,2 microsegundos), pero el intervalo de fotograma es solo el doble (0,8 microsegundos), es decir, el tiempo de transmisión de cada fotograma es de 13,6 microsegundos. En conjunto, la sobrecarga de tiempo del intervalo de cuadros se reduce de 11.110.4/(3.2 0.4)=11.11 de Wi-Fi 4/5 a 5.880.8/(12.8 0.8)=5.88, mejorando así la eficiencia general de Wi-Fi 6. 5,88, o la tasa de negociación de la capa física se incrementa en 5,88.

Las cuotas de operador efectivas de WIFI5 y WIFI6 bajo el mismo ancho de banda de canal de 80 MHz

La tecnología de modulación de orden superior y el espaciado entre subportadoras más estrecho hacen que la velocidad teórica de Wi-Fi 6 (ancho de banda de 160 MHz) , 8 flujos espaciales) aumentó de 6,9 ​​Gbps de Wi-Fi 5 a 9,6 Gbps.

Wi-Fi 6 aumenta los canales Wi-Fi de 80 MHz a 160 MHz.

Se introdujeron nuevas funciones para adaptarse a conexiones inalámbricas de alta densidad.

MU-MIMO (Multi-User Multiple Input Multiple Output) permite que un AP se comunique con múltiples puntos finales simultáneamente.

Wi-Fi 6 agrega MU-MIMO de enlace ascendente basado en MU-MIMO de enlace descendente de Wi-Fi 5. El MU-MIMO de WIFI5 solo se usa para descargas. También aumenta la compatibilidad con MU-MIMO de enlace descendente de Wi-Fi 5 de hasta 4 4 a hasta 8 8 MU-MIMO de enlace ascendente, lo que permite enviar datos a 8 terminales al mismo tiempo. En comparación con Wi-Fi 5, la capacidad de enlace descendente aumenta. 2 veces y la capacidad de enlace ascendente aumenta 8 veces, lo que aumenta significativamente la capacidad total de acceso inalámbrico, lo que significa que ya sea que esté transmitiendo, descargando, jugando VR/AR, MMO o RPG, las 8 transmisiones de Wi -Fi 6 proporcionan suficiente ancho de banda para todas las aplicaciones.

Estrictamente hablando, el MIMO tradicional debería llamarse SU-MIMO (Single User MIMO). Aunque admite el uso de múltiples antenas al mismo tiempo y en el mismo canal para transmisión síncrona, solo se puede utilizar. con un terminal se comunica, y la transmisión en serie aún se puede realizar entre múltiples terminales.

MU-MIMO resuelve el problema de la transmisión simultánea por parte de múltiples usuarios en el mismo AP y actualiza el modo HUB original al modo de conmutación.

La tecnología OFDMA divide el canal inalámbrico en múltiples subcanales (subportadoras) en el dominio de la frecuencia para formar una única unidad de recursos de radiofrecuencia. Cuando el usuario transmite datos, los datos se transmitirán en cada recurso. unidad, y no ocupa todo el canal como Wi-Fi 4/5 (usando tecnología OFDM).

Desde 802.11a (el protocolo Wi-Fi de tercera generación lanzado en 1999), Wi-Fi ha estado utilizando la modulación OFDM como esquema de modulación de canal central. Wi-Fi 6 agrega muchas características nuevas a OFDM. tecnología de acceso (es decir, multiusuario) desarrollada en OFDMA (Acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal). acceso multiusuario).

La modulación OFDM funciona dividiendo el canal en varias subportadoras, pero las subportadoras de un solo canal deben usarse simultáneamente. La modulación OFDMA lleva esto un paso más allá al dividir los canales 802.11 existentes (20, 40, 80 y 160 MHz de ancho) en subcanales más pequeños con un número fijo de subportadoras y asignar a las STA individuales un conjunto específico de subportadoras, para para proporcionar servicios a múltiples usuarios al mismo tiempo.

Las unidades de recursos de radiofrecuencia divididas por OFDMA son como dividir la caja de carga de un camión en muchas rejillas pequeñas, de modo que el camión se puede combinar de manera flexible al transportar mercancías, ya sean mercancías grandes o pequeñas. Puede llenar toda la caja de carga antes de la salida para utilizar plenamente los recursos de cada camión.

Muestra un escenario con una antena ya en funcionamiento. Un enrutador real tiene múltiples antenas, similar a este escenario.

La tecnología OFDMA permite que múltiples terminales transmitan en paralelo al mismo tiempo dentro de cada intervalo de tiempo sin tener que hacer cola y competir entre sí en orden, mejorando así la eficiencia, aumentando la densidad del acceso inalámbrico y reduciendo las colas. por retrasos.

Comparación de los esquemas OFDMA y MU-MIMO

La reutilización espacial, también conocida como "coloración BSS", permite más transmisiones simultáneas, es decir, los puntos de acceso pueden reconocer que no están muy separados Sin embargo, dos puntos de acceso y dispositivos terminales que no sean adyacentes pueden realizar transmisiones inalámbricas simultáneas al mismo tiempo sin interferir entre sí. Se utiliza para resolver conflictos simultáneos entre diferentes puntos de acceso en el mismo canal.

Para mejorar el rendimiento a nivel del sistema y la eficiencia en el uso de recursos del espectro en escenarios de implementación densa, el estándar 802.11ax implementa tecnología de reutilización espacial. STA puede identificar señales de conjuntos de servicios básicos (BSS) superpuestos y tomar decisiones sobre la contención de los medios y la gestión de interferencias basándose en esta información.

La coloración de BSS es un mecanismo introducido en 802.11ah para asignar un "color" diferente a cada BSS, que se extiende a 11ax al especificar un nuevo comportamiento de acceso al canal basado en el color detectado. Minimice la interferencia cocanal tanto como sea posible.

En el mecanismo de transmisión tradicional, cada vez antes de enviar datos, monitoreará si hay otros AP en el canal inalámbrico que también estén transmitiendo datos. Si los hay, los evitarán primero y esperarán el. siguiente franja horaria. Enviar de nuevo. Esto significa que cuando operan varios puntos de acceso en el mismo canal, la capacidad de la red se reducirá considerablemente debido al uso de comunicaciones separadas por turnos.

El mecanismo de color BS agrega el color BSS de 6 bits al encabezado del paquete para especificar diferentes puntos de acceso, lo que permite que un enrutador o dispositivo verifique el color BSS del canal "ocupado" antes de enviar datos a determine si es la misma red de punto de acceso. Esto permite que un enrutador o dispositivo verifique el color BSS del BSS "ocupado" para determinar si es la misma red del punto de acceso y evitar tener que evitarlo en caso contrario, permitiendo que múltiples puntos de acceso operen en el mismo canal y administren de manera inteligente y simultánea. Transferencias paralelas para múltiples usuarios.

Target Wake Time (TWT) permite a los dispositivos negociar cuándo y con qué frecuencia se despiertan para enviar o recibir información, una característica que puede aumentar la cantidad de tiempo que un dispositivo duerme y extender significativamente la duración de la batería del móvil. y dispositivos IoT.

Este servicio reduce el consumo de energía de los dispositivos habilitados para WIFI6. Hoy en día, muchos dispositivos consumen mucha energía cuando se conectan a WIFI, especialmente los dispositivos IOT que utilizan baterías. La reducción de la contención y los conflictos entre usuarios mejora significativamente el tiempo de inactividad de STA y ahorra consumo de energía. Para teléfonos móviles, computadoras portátiles, etc. de uso común, las ventajas de esta tecnología no son obvias debido a la necesidad de una conexión de red continua y transmisión de datos.

El protocolo de cifrado WPA2, que fue completamente crackeado en octubre de 2017, también se lanzó con WIFI6 junto con el protocolo de seguridad WPA3.

Se manifiesta principalmente en:

En lugares públicos, incluso si se abre el SSID, aún puede proporcionar un cifrado de transmisión de datos imperceptible.

Utilice SAW en lugar de PSK, Utiliza un protocolo de enlace de 4 vías para brindar mayor seguridad, lo que no mejora mucho con respecto a WPA-Enterprise

Admite Internet de las cosas mediante el escaneo de códigos QR y NFC. Bluetooth, etc

Añade una clave de 256 bits

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