802.11ax，也称为高效无线网络(High-Efficiency Wireless - HEW)，通过一系列系统个性和多种机造增长系统容量，通过更好的一致覆盖和削减空口介质拥塞来改善Wi-Fi网络的工作方式，使用户获得梦想的履历；尤其在密集用户环境中，为更多的用户提供一致和靠得住的数据吞吐量，其指标是将用户的均匀吞吐量提高至少4倍。也就是说基于802.11ax的Wi-Fi网络意味着前所未有的高容量和高效能。

802.11ax技术组成

▲802.11ax技术组成？槭疽馔

• 802.11ax尺度在物理层导入了多项大幅调换。然而，它仍旧可向下兼容于802.11a/b/g/n与ac设备。正因如此，802.11ax STA能与旧有STA进行数据传送和接管，旧有客户端也能解和谐译码802.11ax封包表头 （固然不是整个802.11ax封包），并于802.11ax STA传输期间进行轮询。下图显示此尺度建改沉要的调换以及与现行802.11n和802.11ac的对照。

▲802.11n、802.11ac和802.11ax的关键PHY比力

关键技术解析

以下是在802.11ax傍边使用到的关键技术

• OFDMA
• MU-MIMO
• 1024-QAM
• Spatial Reuse
  • BBS Coloring

OFDMA（正交频分复用多址接入）

OFDMA是通过将子载波子集分配给分歧用户在OFDM系统中增长多址的步骤。迄今为止，它已被很多无线技术选取，例如3GPP LTE。 802.11ax是第一个将OFDMA引入WLAN网络的WLAN尺度。此表，802.11ax尺度也仿效LTE专有名词，将最幼的子信路称为“资源单元(RU)”，每个RU傍边至少蕴含26个子载波。

OFDMA允许同时提供拥有分歧带宽需要的多个用户，从而有效利用可用频谱。子载波被分成若干组，每组暗示为拥有最幼尺寸为26个子载波（2MHz宽）和最大尺寸为996个子载波（77.8MHz宽）的资源单元（RU）。在用于传统WLAN技术的OFDM中，总信路带宽（例如，20MHz，40MHz等......）用于任何一帧传输。但是在用于802.11ax 的OFDMA中，使用的子载波能够分配为幼到2 MHz的块或最大带宽的传输。因而，能够针对分歧类型的流量（例如即时新闻（IM）与视频流）来扩大资源。 OFDM和OFDMA之间的区别如下图所示。

▲OFDM与OFDMA对比

有如下几种子载波类型：

• 数据子载波，用于数据传输;
• 导频子载波，用于相位信息和参数跟踪;
• 未使用的子载波，不用于数据/导频传输，未使用的子载波是DC子载波；
• ；て荡釉夭，在频带边缘；
• 空子载波。

形成RU的子载波是陆续的，除了在带的中央，其中空值被搁置在DC处。

OFDMA结构由26子载波RU，52子载波RU，106子载波RU，242子载波RU，484子载波RU和996子载波RU组成。 下图中显示了最大RU数，RU地位取决于信路带宽。

▲分歧频宽的RU总数

下图显示了用于80MHz信路带宽的26,52,106,242,484和996个子载波RU地位。 用户只能分配给一个RU，RU大幼≥106能够分配给多个用户。

▲RU在80MHz中的地位示意图

MU-MIMO（多用户多入多出）

MU-MIMO相信各人都不陌生，在802.11ac时，引入了DL MU-MIMO，但遇到了以下问题：

• 很多客户端设备是单天线，并且很多两个天线客户端切换到用于DL MU-MIMO的单流模式以预防滋扰：
  • 使用4个天线AP，与单个用户相比的增益是适度的 ；
  • 即便构建了8个天线AP，分组也限度为4个用户；
• 来自用户的信路探测响应在功夫上陆续发送，导致高开销；
• 在没有UL MU加强的情况下，在上行链路上拥有TCP ACK的TCP/IP受到减弱；
• UL MU-MIMO最初在11ac中被思考，但由于执行问题而未蕴含在内。

802.11ax MU-MIMO的加强职能如下：

• 支持UL MU-MIMO：
  探测帧、数据帧等能够在多个用户之间分组，以削减开销并增长上行链路响应功夫；
• 对于DL和UL，扩大到八个用户：
  此刻，即便设备处于单流模式，MU-MIMO吞吐量也能够在单用户操作中增长一倍或三倍。

802.11ac尺度引入了4x4下行链路MU-MIMO，其中AP同时向多达四个STA发送独立数据流。 802.11ax将下行链路MU-MIMO支持的最大用户数扩大到8个。它还增长了对8x8上行链路MU-MIMO的支持，允很多达8个STA通过一样的频率资源同时传输到单个AP。了局是，与802.11ac相比，下行链路容量增长了2倍，上行链路容量增长了8倍。
 

▲802.11ax MU-MIMO的个性

MU-MIMO和OFDMA技术能够同时使用。为了启用上行链路MU传输，AP发送称为触发帧的新节造帧，其蕴含用于STA的RU分配调度信息，用于基于触发的PPDU中每个STA的编码类型和调造与编码规划（MCS）。另表，触发帧为上行链路传输提供同步。

由于多个发射机参加UL MU-MIMO传输，因而它必要参加STA的功夫、频率、采样时钟和功率预校对，以减轻AP处的同步有关问题。

多用户上链作业

在802.11ax中，MU-MIMO和OFDMA技术能够别离使用。在多用户作业模式中，尺度会凭据情况指定两种方式来为特定区域内更多用户进行多工作操作：即多用户多入多出(MU-MIMO)或正交频分复用多址接入 (OFDMA)。无论为上述何种方式，无线接入点城市充任多用户作业的中央节造器，这点与LTE基站用来节造多用户多工作的方式类似。
 

▲凭据所服务的利用法式类型使用OFDMA和MU-MIMO

通过相识他们的工作机造您能够看到，OFDMA增长了空口效能，这大大削减了利用的延长，它在可工作的信噪比领域之内对于幼数据包的传输效能更高、成效更好，极其适合无线语音或者类似利用的场景。而MU-MIMO提升的是系统容量，在高信噪比前提下传输大数据包时效能更高，适合视频、Web浏览、办公场景和利用。

当然，802.11ax 无线接入点也可将MU-MIMO和OFDMA作业结合在一路。为了协调上行MU-MIMO或上行OFDMA传输，无线接入点将发送触发治理帧给所有使用者。该治理帧会指出每位使用者的空间串流数量和/或OFDMA配置（频率和RU大。。此表，傍边也会蕴含功率节造信息，好让个别用户能够调高或调低其传输功率，进而平衡无线接入点从所有上行使用者接管到的功率，同时改善较远节点的帧接管情况。无线接入点也会批示所有使用者何时能够起头和实现传输。如下图所示，无线接入点传送多使用者上行触发治理帧，奉告所有使用者何时能够一路起头传输，以及所属帧的持续功夫，以确保彼此可能同时实现传输。一旦无线接入点收到了所有使用者的帧，就会回传Block ACK以实现作业。

▲UL MU传输的根基帧互换序列

在竞争环境中，用户无需相互竞争在上行链路中发送数据，而是由802.11ax无线接入点协同铺排，以免彼此矛盾。这种治理步骤将实现更好的资源利用和效能提高。

1024-QAM

QAM编码是用星座图（点阵图）来做数据的调造解调，现实利用中是2的N次方的关系。好比说16-QAM ，16是2的4次方，一次就能够传输4个bit的数据；802.11n是64-QAM ，是2的6次方，因而在64个点阵的一个星座集中里面，用肆意一个点能够携带六个bit的数据信息。

到了802.11ac，就造成了256-QAM，是2的8次方，802.11ac相对于802.11n在编码上面的速度提升了33%。802.11ax之后引入了更高阶的编码，就是2的10次方，1024-QAM。

我们都知路从8到10的提升是25%，也就是相对于802.11ac来说，802.11ax的机能又提高了25%，造成了1024-QAM，一个符号能够携带10个bit的数据。

▲256-QAM与1024-QAM的对比

Spatial Reuse（空间复用）

为了在密集部署规划中提高系统级机能和频谱资源的有效使用，802.11ax尺度实现了空间沉用技术。 STA能够鉴别来自沉叠根基服务集（BSS）的信号，并基于该信息做出关于介质争用和滋扰治理的决定。

当自动侦听介质的STA检测到802.11ax帧时，它会查抄MAC头中的BSS色彩位或MAC地址。但是，利用现有的介质接见规定，来自一个BSS的设备将推迟到另一个同频路BSS，而不会增长网络容量。

BSS着色是802.11ah中引入的一种机造，用于为每个BSS分配分歧的“色彩”，将其扩大到11ax，凭据检测到的色彩分配新的频路接见行为。

▲BSS着色机造

当802.11ax STA使用基于色彩代码的CCA规定时，它们也能够与发射功率节造一路调整OBSS信号检测阈值。此调整可提高系统级机能和频谱资源的使用。此表，802.11ax STA能够调整CCA参数，例如能量检测级别和信号检测级别。

▲动态调整BSS内部的CCA门限

除了使用CCA来确定当前帧的介质是空闲还是忙乱之表，802.11尺度还使用网络分配向量（NAV），一种维持未来流量预测的按时器机造，以便STA批示所需紧接在当前帧之后的帧的功夫。 NAV充任虚构载波侦听，确保对802.11和谈操作关键帧的介质预留，例如节造帧，以及RTS / CTS互换后的数据和ACK。

• Intra-BSS NAV，若是所侦测的和谈数据单元 (PPDU) 中的 BSS 色彩与所关联 AP 已颁布的色彩一样，STA 就会将该帧视为Intra-BSS；
• Inter-BSS NAV，若是所侦测帧的 BSS 色彩分歧，STA 就会将该帧视为来自沉叠 BSS 的 Inter-BSS 帧。在这之后，只有在必要 STA 验证帧是否是 Inter-BSS 帧期间，STA 才将介质当成忙乱中 (BUSY)。

该尺度依然必须界说一些忽略来自沉叠BSS的业务机造，但是该实现能够蕴含提高BSS间帧的空闲信路评估信号检测（SD）阈值，同时维持BSS内业务的较低阈值。这样，来自相邻BSS的流量不会产生不用要的信路接入争用。

总结

总体来讲，802.11ax从两个风雅面实现了自己的既定指标，其中MU-MIMO和OFDMA是802.11ax成功的关键。

 1. 物理层的加强与高效，重要蕴含：

• 上行和下行方向正交频分多址(OFDMA)
  • OFDMA机造能够同时为多个使用者提供较。ǖㄊ簦┑淖有怕，进而改善每位用户的均匀传输率。
• 上行和下行方向多用户-多输入多输出(MU-MIMO)
  • 上行链路最多可同时为8个用户提供服务，容量是802.11ac的8倍；下行链路最多可同时为8个用户提供服务，容量是802.11ac的2倍。
• 上行链路资源调度
  • 在802.11ax中，MU-MIMO和OFDMA技术能够别离使用；OFDMA增长了空口效能；而MU-MIMO提升的是系统容量。
• 最多8个发送天线、8个接管天线和8个空间流
• 更高的调造方式，1024-QAM
  • 每符号可携带10bit，与256-QAM相比，容量提升了25%。

2. MAC层的加强与高效，重要蕴含：

• 根基服务集着色(BSS Coloring)
  • BSS着色机造使设备可能分辨自己网络中的传输与邻近网络中的传输，在尽可能的情况下最大限度去削减同频滋扰。
• 双NAV机造
  • 同时占有Intra-BSS NAV和Inter-BSS NAV能够援手STA预测自身BSS内的流量，并且当它们在得知沉叠流量状态时能够进行自由传输
• 指标唤醒功夫(Target Wake up Time - TWT)
  • 削减用户之间的争用和沉叠，显著增长STA的休眠功夫以降低功耗

iSlot官方网站网络已颁布了基于802.11ax平台的全新产品RG-AP860-I，该产品选取了更高阶的1024-QAM调造编码规划和高低行OFDMA技术，通过更高的传输速度、更壮大的并发能力和更高效的资源调度能力，展示出单台AP承载10Gbps网络接入速度的震撼力。最关键的一点是，iSlot官方网站RG-AP860-I已全面支持802.11ax的企业级利用，此举为第七代无线技术买通了大规模贸易化的利用之路。

本期作者：范景昊

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