Wi-Fi演进历程

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

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

1999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

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)。

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。

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

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。

2019年将正式推出的802.11ax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

2020年1月， Wi-Fi联盟推出Wi-Fi 6E标准，该标准允许Wi-Fi设备在频谱可用时支持6GHz频段，全新的6GHz频段带宽度为1.2GHz，可容纳7个160MHz的频段，或14个80MHz的频段，相较于802.11 ax传输速率再提升1.5倍。

Wi-Fi6核心技术

• 上行与下行的 MU-MIMO技术

     MU-MIMO使用信道的空间分集来在相同带宽上发送独立的数据流，与OFDMA不同，所有用户都使用全部带宽，从而带来多路复用增益。终端受天线数量受限于尺寸，一般来说只有1个或2个空间流（天线），比AP的空间流（天线）要少，因此，在AP中引入MU-MIMO技术，同一时刻就可以实现AP与多个终端之间同时传输数据，大大提升了吞吐量

• OFDMA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，802.11ax中引入了一种更高效的数据传输模式，叫OFDMA，它通过将子载波分配给不同用户并在OFDM系统中添加多址的方法来实现多用户复用信道资源

• UL 资源调度

802.11ac及之前的802.11标准都是ULSU-MIMO，即只能接受一个用户发来的数据，多用户并发场景效率较低，802.11ax支持UL MU-MIMO后，借助UL OFDMA技术（上行），可同时进行MU-MIMO传输和分配不同RU进行多用户多址传输，提升多用户并发场景效率，大大降低了应用时延。

扩展覆盖范围(ER)

由于802.11ax标准采用的是Long OFDM symbol发送机制，每次数据发送持续时间从原来的3.2us提升到12.8us，更长的发送时间可降低终端丢包率；另外802.11ax最小可仅使用2MHz频宽进行窄带传输，有效降低频段噪声干扰，提升了终端接受灵敏度，增加了覆盖距离。

• 更高阶的调制技术(1024-QAM)

     802.11ac采用的256-QAM正交幅度调制，每个符号传输8bit数据（2^8=256），802.11ax将采用1024-QAM正交幅度调制，每个符号位传输10bit数据（2^10=1024），从8到10的提升是25%，也就是相对于802.11ac来说，802.11ax的单条空间流数据吞吐量又提高了25%

• BSS Coloring着色机制

802.11ax中引入了一种新的同频传输识别机制,在PHY报文头中添加BSS color字段对来自不同BSS的数据进行“染色”，为每个通道分配一种颜色，该颜色标识一组不应干扰的基本服务集（BSS），接收端可以及早识别同频传输干扰信号并停止接收，避免浪费收发机时间。如果颜色相同，则认为是同一BSS内的干扰信号，发送将推迟；如果颜色不同，则认为两者之间无干扰，两个Wi-Fi设备可同信道同频并行传输。

Wi-Fi理论速率计算

• 整机速率 = 空间流数量 x 1/(Symbol + GI) x 编码方式 x 码率 x 有效子载波数量

• 空间流数量就是天线数量，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。11ax单频最大空间流为8。
• Symbol和GI Symbol就是传输信号，GI就是每个传输信号之间的间隙，传输信号速率越高，间隙就需要越大

• 编码方式就是调制技术，即1个Symbol里面能承载的bit数量，在有线电路中，一个周期电平的由0和1之间变化只传输1bit信息，而无线通讯中通过QAM调制技术可以使一个周期携带10bit信息， 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。

在QAM调制中采用星座图表示携带的信息例如：64QAM，是信号调制后的64种可能，每个周期，空间传播的只是64个点中的一个每个点都代表6bit信息

• 子载波类似频域上的Symbol，存在于FFT中，一个子载波承载一个Symbol，不同调制方式和频率下的子载波数量也不同

• 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

所以，单条流最大速率 = 1 x 1/(12.8 + 0.8) x 10 x 5 /6 x 980 x 2 = 1201Mbps