无线路由器、网状网络向WiFi 6的过渡

安森美半导体无线联接和信号处理业务产品高级经理 Anubhava Jain

WiFi技术

IEEE 802.11是定义国际WiFi标准的技术体系。802.11 n/ac/ax表示802.11ac的特定标准，该标准于2013年底发布，于2016年更新，也被称为WiFi 5。之后，802.11ax（WiFi 6）出现。WiFi 5（11ac-160 MHz）可以达到的理论最大速度为6.9 Gb/s，而WiFi 6（11ax-160 MHz）可以达到9.6 Gb/s。WiFi 5工作在5 GHz频段，而WiFi 6支持2.4 GHz，5 GHz和6 GHz频段。

“频段”代表什么？

双/三频路由器是当下主流。双频意味着路由器使用频谱的2个频段来传输数据包，即2.4 GHz和5 GHz。三频路由器使用2.4 GHz，5 GHz和6 GHz频段传输数据，支持设备使用频段控制算法选择网络，通过平衡三个频段中每个频段的负载来减少网络的拥塞。2.4 GHz频段比5 GHz和6 GHz频段更拥挤。但使用2.4 GHz频段的优势之一是比5 GHz/6 GHz的穿墙效率高，可确保更好的覆盖范围。在后一种情况下，8×8多输入多输出（MIMO）模式将有助于范围扩展。

天线和空间流

MIMO规范在4×4，1×1等天线配置方面具有重要的作用。数字表示发射（Tx）/接收（Rx）天线的数量。选择合适路由器的另一个考虑是空间流（SS），通常将其表示为4×4∶4，表示它们使用4SS通过空间复用在同一信道上发送独特数据。WiFi 5/6最多支持8SS。天线越多，用于多个同时数据流的能力就越强，并且波束成形得到改善，以便利用补偿的相移来引导各流，从而实现更高的吞吐量。因此，在选择相关路由器或进行网络配置时，请务必查看互联网服务提供商（ISP）的速度包（以Mb/s为单位），以确保所选设备能够达到要求的覆盖范围。部分ISP提供集成单元（调制解调器/路由器在一个单元中）以供出租。对于更多精通技术的用户而言，可在研究设备功能可用性后购买相关设备。选择路由器时要考虑的其他事项包括多核处理器和出于安全考虑的WPA3加密。

网状网络

鉴于很多人已经适应了远程工作和虚拟学习，并发用户和设备的数量有所增加。之前，家用路由器的原始吞吐量是关键，而如今，边缘的网络弹性和覆盖范围同样重要。为了提高速度的区域最大化WiFi覆盖范围，应使用网状网络。

将WiFi扩展器（pods）联接到主中枢，由中枢通过以太网电缆连接宽带网关形成网络，实现更好的网络覆盖。这种拓扑结构通过重新广播数据包使切换变得完美，并使得pods成为虚拟访问点，从而使死点“不死”。典型的路由器可覆盖2 500平方英尺的面积，而网状网络可以将覆盖面积增加一倍，最大为5 000平方英尺，而这取决于pod的数量（通常为2～3个）。

得益于人工智能的支持，pods可选择网络中速度最快的路由，并根据需求优化带宽。若节点已同步，则可通过智能手机中的应用程序轻松管理。

过渡到WiFi 6/6E

WiFi 6利用8×8 MU-MIMO、OFDMA、扩展范围和基本服务集（BSS）着色等关键功能实现更好的空间复用。在WiFi 6中，网络拥塞得以减少，容量、性能得以提高，功耗减少。通过设置目标唤醒时间（TWT）更好地实现电源管理，也可以通过WPA3增强网络安全性，或借助1024 QAM提高吞吐量。

最近美国联邦通信委员会（FCC）批准，将开放1 200 MHz的频谱供WiFi使用。预计6 GHz频段的引入将为WiFi 6设备提供新的性能，并扩展其可用性。

WiFi标准IEEE 802.11be被设置为在基础设施设备上使用16×16 MIMO架构在6 GHz频带中建立320 MHz信道，综合前述技术可以将传输速度提高到40 Gb/s以上。

安森美半导体的WiFi 6方案旨在适应向WiFi 6E的过渡，同时满足主流6 GHz应用的需求。随着WiFi 6E基础设施的激增，将为6 GHz生态系统注入活力。客户端设备还将得益于更高的能效、更少的干扰以及更低的延迟和抖动，从而在多个应用和环境中为用户提供更好的体验。