欢迎光临
个人知识库,ERP、IT知识分享和应用

WiFi5与WiFi6相比,差在什么地方?

作者:colaandice
链接:https://www.zhihu.com/question/399304652/answer/2302376395
来源:知乎
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

现在WIFI6的路由器,支持WIFI6的终端,主要是手机,电脑等,已经非常普及了。WIFI6在2018年定稿,2019年,2020算是WIFI6路由器的普及年,2021年几乎所有的主要路由器都是支持WIFI6的了。还有的会支持WIFI6的增强版本。

WIFI协议时间表

WIFI6在调制,编码,多用户并发等方面进行了技术改进和优化,与速度提升相比,更关注因应用,用户体验,无线环境的整体优化。更贴合于现阶段多Wi-Fi终端、多应用普及的场景。现阶段各类终端和应用繁多,如视频类应用、即时通讯类应用等,因此无线场景中多并发、短报文的情况越来越多,早期的Wi-Fi协议应对这种情景并无技术优势,而Wi-Fi 6针对这些场景做了大量的改进和优化,能大幅度的提升大家的无线体验。

WIFI6引入的新技术如下

WIFI6的技术特性
WIFI6的技术特性

Wi-Fi 6作为致力提升无线使用效率和用户真实体验的标准,定义了很多和以往协议截然不同的技术规格。例如更高的调制阶数(1024-QAM)、更窄的子载波间隔、上下行OFDMA技术、上下行MU-MIMO技术(其中下行MU-MIMO在Wi-Fi 5时引入)、空间复用技术等。

这些WIFI6的特性在2.4G和5G网络下均可以享受到。WIFI5的特性仅支持5G。WIFI4的特性支持2.4G和5G。

带宽提升

WIFI6的最高理论速度是9.6Gpbs。WIFI5是6.9Gbps,单条空间流80MHz下的速度从433Mbps提高到600.4Mbps

1024-QAM

1024-QAM(Quadrature Amplitude Modulation,正交振幅调制),这是一种调制方式,所谓调制就是将电信号转换为无线电波的过程,反之则称为解调,调制方式越高阶,转换过程中数据密度就越高。

QAM编码是采用二维(点阵)调制方式,实际应用中QAM数值是2的N次方。比如说64-QAM,64是2的6次方,一次就可以传输6个bit的数据;Wi-Fi 5支持的最高调制是256-QAM,因此Wi-Fi 5一次可以携带8个bit的数据信息,Wi-Fi 6支持的最高调制是1024-QAM,Wi-Fi 6一次可以携带10bit,通过使用1024-QAM,让Wi-Fi 6的物理层协商速率提升了25%。

1024 QAM
1024 QAM

更窄的子载波间隔

Wi-Fi 6对子载波间隔进行了重新设计,将子载波间隔从Wi-Fi 5的312.5kHz,变成78.125kHz,即相同信道带宽带(MHz)的情况下,Wi-Fi 6的子载波数量是Wi-Fi5的4倍。

WIFI6的子载波间隔
WIFI6的载波

由于更窄子载波间隔的引入,也让单帧容量增至原来的四倍(即256个子载波/20MHz),单帧发送时长自然也是Wi-Fi 4/5(3.2微秒)的四倍(12.8微秒),但帧间隔仅为原来的两倍(0.8微秒),即每一帧的传输周期是13.6微秒。综合起来,帧间隔时间开销从Wi-Fi 4/5的11.11%【0.4/(3.2+0.4)=11.11%】降低到了5.88%【0.8/(12.8+0.8)=5.88%】,因此Wi-Fi 6的整体效率再提升5.88%,即物理层协商速率提升了5.88%。

在相同信道频宽80MHz下的WIFI5和WIFI6的有效载波占比

通过更高阶的调制技术和更窄的子载波间隔,让Wi-Fi 6的理论速率(160MHz频宽,8条空间流)从Wi-Fi 5的6.9Gbps提升到9.6Gbps。

更高的频宽

Wi-Fi 6 将Wi-Fi 频道从80 MHz 提升到160 MHz。WIFI5最大到80MHz。

高密度连接

为了满足高密度的无线连接,引入的新特性

MU-MIMO(多用户多进多出)

MU-MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output,多用户的多进多出),它让AP可以同时与多台终端并发通信。

Wi-Fi 6在Wi-Fi 5下行MU-MIMO的基础上新增上行MU-MIMO,WIFI5的MU-MIMO仅适用于下载。同时也把Wi-Fi 5最大支持4×4的下行MU-MIMO提升到最大支持8×8的上下行MU-MIMO,支持同时向8个终端发送数据,与Wi-Fi 5相比,下行链路容量增加了2倍,上行链路容量增加了8倍,从而大幅提高无线接入总容量,这表示无论您正在串流、下载、游玩VR/AR、MMO’s 或RPG’s,Wi-Fi 6 的8条串流,都能提供所有应用足够的频宽

传统的MIMO严格来说应该叫做SU-MIMO(Single-user MIMO,单用户MIMO),虽然支持多天线同步传输,在同一个信道同一时刻,只能与一个终端通信,多终端之间仍为串行传输。

MU-MIMO解决了同一AP下多用户并发传输的问题,将原来的HUB模式,升级为了交换模式。

MU-MIMO与SU-MIMO

OFDMA(正交频分多址)

OFDMA技术是在频域上将无线信道划分为多个子信道(子载波),形成一个个射频资源单元,用户传输数据时,数据将承载在每个资源单元上,而不是像Wi-Fi 4/5(使用OFDM技术)时那样占用整个信道。

Wi-Fi从802.11a(1999年发布的第三代Wi-Fi协议)开始就采用OFDM调制作为核心信道调制方案,Wi-Fi 6在OFDM的基础上加入多址(即多用户)技术,从而演进成OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,正交频分多址)。

OFDM调制原理是将信道切分为子载波,但单一信道内的子载波须同时使用。OFDMA调制则更进一步,将现有的802.11信道(20、40、80和160MHz宽度)划分成具有固定数量子载波的较小子信道,并将特定子载波集进一步指派给个别STA,从而为多个用户同时服务。

OFDMA

OFDMA划分的射频资源单元就像把货车的载货箱划分了很多小格子,这样货车在拉货时就可以进行灵活组合,不论是拉大货物还是小货物,都可以装满整个货箱再出发,充分利用每台货车的资源。

WIFI6的OFDMA对比WIFI4/5的OFDM

显示已有一个天线运作的情景。实际路由器是多天线,与此情况类似。

通过OFDMA技术可实现在每个时间段内多个终端同时并行传输,不必依次排队等待、相互竞争,提升了效率,提高了无线接入的密度,降低了排队的等待时延。

OFDMA和MU-MIMO的适用场景对比

OFDMA和MU-MIMO的适用场景对比

抗干扰能力——Spatial Reuse(空间复用

Spatial Reuse(空间复用),也被称作“BSS着色”(BSS coloring),通过此技术可以实现更多同步传输,即AP可以识别两个相距不远但并不相邻的AP和终端设备,能够在同一时间内实现无线并发传输而不会相互影响。用于解决不同AP在相同信道下并发冲突的问题。

为了在密集部署方案中提高系统级性能和频谱资源的有效使用,802.11ax标准实现了空间重用技术。STA可以识别来自重叠基本服务集(BSS)的信号,并基于该信息做出关于介质争用和干扰管理的决定。

BSS着色是802.11ah中引入的一种机制,用于为每个BSS分配不同的“颜色”,将其扩展到11ax,根据检测到的颜色分配新的频道访问行为。尽可能的情况下最大限度的减少同频干扰

传统传输机制,每次发送数据之前,会监听无线信道上有无其他AP也在传送数据,如果有,先避让,等下个时间段再传送。这意味着多个AP工作于同一信道时,由于采用轮流单独通信的方式,会大幅降低网络容量。

BBS Coloring机制,即在数据报头加入6bits的BSS Color来指定不同的AP,这样一来,当路由器或设备在发送数据前侦听到信道已被占用时,会首先检查该“占用”的BSS Color,确定是否是同一AP的网络,如果不是,则不用避让,从而允许多个AP在同一信道上运行,并智能管理多用户同时并行传输。

BSS着色

提高电池续航

目标唤醒时间(Target Wake Time,简称TWT) 让设备可自行协商它们何时以及多常唤醒以发送或接收资料,这项功能可以增加设备的休眠时间并显著延长行动设备和物联网设备的电池寿命。

这个服务可以降低支持WIFI6终端的电力消耗。现在很多设备连接WIFI的情况下耗电严重,尤其是使用电池的IOT物联网设备。减少用户之间的争用和冲突,显著提升STA的休眠时间,节约电力消耗。常用的手机,笔记本等,因为需要持续的网络连接和数据传输,这项技术的收益并不明显。

目标唤醒时间

更高的安全性

WPA2加密协议,在2017年10月被完全破解,随着WIFI6,还推出了WPA3安全协议。

主要体现在:

公共场所,即使是open的SSID,也会提供无感知的数据传输加密

使用SAW替换PSK,使用4次握手提供更高的安全性,对于WPA-Enterprise无太多改进

支持通过扫描二维码,NFC,蓝牙等方式,添加IOT设备联网

增加256位密钥

更多WIFI6的知识

欢迎查看我的文章

总结

目前的WIFI6是路由器和终端的主要无线协议。如果手里的路由器还可以正常使用,其实也没有必要最新更换。如果是新购买路由器或者手机,电脑等,建议选择支持WIFI6的产品,可以享受到新技术带来的更高的无线速度,更小的延时。

WIFI6的入门款路由器都很便宜,300元左右。路由器产品,终端,并不会因为支持WIFI6就价格上涨,所以选择支持WIFI6并不会造成成本的上升,花一样的钱,享受到更新的技术,才是正确的选择。

如果是在企业中部署无线,更建议尽早选择WIFI6,WIFI6在多终端同时连接下的表现,比WIFI5要出色的多。

Redmi AX3000

一般促销价格249,正常售价269。CPU是高通的IPQ5000,双核1GHz,集成1GHz的NPU,CPU集成了256MB内存,闪存128MB,5G芯片是QCN6102,5G支持2x2mimo的160Mhz,5G的最高速度可以达到2402Mbps,3个LAN口,1个WAN口,WAN口和LAN口有不同的颜色标识。有实体的mesh按键。

160MHz在国内只有1个信道可以使用,还要检查周围天气雷达的干扰,如果发现有干扰,路由器还要主动避让,降为80Mhz,而且因为160Mhz的传播距离更短,终端支持不多,所以实际使用中受到的限制比较大,目前大部分终端,还只支持80Mhz,也就是在5G情况下,只可以达到1200Mbps的速度。

AX3000发售后,性能更好的AX5和AX6都下架了。在300元内,AX3000作为AX5的升级款,可以直接选择AX3000了。

小米 Redmi AX3000 路由器 5G双频WIFI6 新一代高通芯
京东
¥269.00
去购买​

TPLINK XDR3010

XDR3010易展版上市价格269元,促销价格249元,跟红米AX3000一样的价格。从功能上来看,比红米AX3000要丰富。因为支持双WAN和端口聚合。原生的功能上,可玩性更高,小米之前宣布过固件开源,也许以后会有固件出现,但是现在小米路由器中,能刷第三放固件的型号很少,主要还是依靠原生固件的功能。小米固件的功能一直比较简单,易上手是优势,不能满足高端用户需求是弊端。

支持端口自定义,虽然是4个网口,但是可以变为双WAN口,自定义功能丰富。纸面上的功能非常丰富。具体性能表现,还需要看实际使用。

双WAN口:支持2条宽带同时入网。

IPTV:支持IPTV的VLAN设置,可以满足一条网线下的IPTV设置,实现单线复用,目前华为路由器H6,华硕路由器,锐捷AP等设备,都可以支持IPTV的设置。适合布线不足的情况使用。

端口聚合:链路聚合,带宽增加到2G,满足内网NAS的使用。

游戏专用口:游戏的QOS,提高游戏应用的转发速度。(学的是华硕的电竞路由器的游戏专用口),在TP的硬件下,QOS功能是非常消耗CPU资源的,需要看看实际的表现。

WIFI6支持到160MHz,与Redmi AX3000的无线规格一致。TP使用高通的无线方案,整体的性能和稳定性有了一些保障。TP的这类路由器,闪存一般在16MB左右,所以没有什么刷机的可能性,TP的路由器上也几乎没有第三方的固件。

TP-LINK AX3000满血WiFi6千兆无线路由器 5G双频
京东
¥299.00
去购买​

更多WIFI6的路由器知识和选型

【我的其他相关文章,回答,欢迎关注收藏,总会有您用的到的】

网络产品:无线路由器推荐无线路由器选购指南(500元内)小米路由器推荐网线选购指南

网络方案:大户型的AC+AP组网方案及产品推荐MESH组网方案全集光猫桥接设置AC+AP方案与MESH方案的对比分析

知识科普:手机选购知识汇总一文搞懂所有无线知识WIFI6技术概述

电视投影:激光电视选购指南

其他数码产品:电子书阅读器选购指南电视盒子选购指南充电头选购指南500元以内的机械键盘推荐Switch选购

其他回答如何组建一个完善的家庭无线网络买过投影仪的你们,真的推荐投影仪吗?

以上,我是 @colaandice,略懂数码,诚心交流。

未经允许不得转载:Blog.XiaoMing.Xyz » WiFi5与WiFi6相比,差在什么地方?
分享到: 更多 (0)

评论 抢沙发

  • 昵称 (必填)
  • 邮箱 (必填)
  • 网址