Wi-Fi 6是在Wi-Fi 5之后無線局域網(wǎng)協(xié)議本身的進一步演進和擴展,其初始的命名代號為HEW(High Efficiency WLAN)。Wi-Fi 6的設(shè)計思路與傳統(tǒng)Wi-Fi存在一定區(qū)別,過去Wi-Fi協(xié)議的發(fā)展主要集中在提供更高的峰值速率;而Wi-Fi 6從其協(xié)議名稱High Efficiency就可以看出,它更關(guān)注效率,也希望更加有效地使用當前頻譜資源,從而提供更高的實際網(wǎng)絡(luò)速率。為此,Wi-Fi 6引入了OFDMA(正交頻分多址)、上行MU-MIMO(多用戶-多輸入多輸出)、TWT(Target Wake Time,目標喚醒時間)、BSS Coloring著色機制和1024QAM等新型技術(shù)。
Wi-Fi 6的五大核心技術(shù)
OFDMA頻分復用技術(shù)
OFDMA是從OFDM演進過來最早應用于蜂窩通信的技術(shù)。Wi-Fi 6標準也采納了這種技術(shù)來提高頻譜的利用效率。在傳統(tǒng)方式中,每個用戶要發(fā)送的數(shù)據(jù)(無論數(shù)據(jù)包的大?。┒紩加谜麄€信道。OFDMA將信道劃分為多個子載波,將最小的子信道作為資源單元(Resource Unit,RU)。Wi-Fi 6中最小RU為2MHz帶寬,用戶的數(shù)據(jù)就承載在每個RU上。以20MHz帶寬為例,通過OFDMA技術(shù)最多可以容納9個RU,其余空間作為保護間隔。就好比一輛公共汽車(20MHz帶寬)之前只能一次承載1名乘客,現(xiàn)在最多可以同時運送9名乘客(9個并發(fā)用戶)。
上行/下行MU-MIMO技術(shù)
在物理空間方面,Wi-Fi 6繼承了Wi-Fi 5下行MU-MIMO的特點,即在同一時刻無線路由器可以向多個支持MU-MIMO的終端發(fā)送數(shù)據(jù),解決了之前同一時間只能向一個終端發(fā)送數(shù)據(jù)的問題。Wi-Fi 6在保持這一技術(shù)的同時加入了上行的MU-MIMO,可以同一時刻支持最多8個終端向無線路由器發(fā)送數(shù)據(jù),從而實現(xiàn)了上行與下行的雙向MU-MIMO。OFDMA與MU-MIMO分別在頻率空間和物理空間上提供多路并發(fā)技術(shù),帶來了網(wǎng)絡(luò)整體性能與速率的極大提升。
BSS Coloring著色機制
為解決Wi-Fi頻譜資源匱乏導致的同頻干擾問題,Wi-Fi 6引入了一種新的同頻傳輸識別機制叫BSS Coloring著色機制。在PHY報文頭中添加6bit的標識符對來自不同BSS的數(shù)據(jù)進行“染色”,為每個通道分配一種顏色,該顏色標識一組不應干擾的基本服務集(BSS),接收端可以及早識別同頻傳輸干擾信號并停止接收,避免浪費收發(fā)機時間。如果顏色相同,則認為是同一BSS內(nèi)的干擾信號,發(fā)送將推遲;如果顏色不同,則認為兩者之間無干擾,兩個Wi-Fi設(shè)備可同信道同頻并行傳輸。初步解決了不同無線路由器工作在相同信道相互干擾的問題,提升了系統(tǒng)性能與頻譜的利用率。
TWT目標喚醒時間
目標喚醒時間TWT是Wi-Fi 6支持的一個重要的資源調(diào)度功能,它允許設(shè)備協(xié)商什么時候和多久喚醒發(fā)送或接收數(shù)據(jù),無線接入點可以將客戶端設(shè)備分組到不同的TWT周期,從而減少喚醒后同時競爭無線信道的設(shè)備數(shù)量。TWT 還增加了設(shè)備睡眠時間,從而大大提高了電池壽命。預計這項功能將為IoT設(shè)備節(jié)約 30%以上的電力。
1024QAM高階調(diào)制技術(shù)

Wi-Fi 6在提升效率的同時還增加了傳輸速率。其最高采用1024QAM調(diào)制方式,每個符號位最多傳輸10bit數(shù)據(jù)。Wi-Fi 5采用的256-QAM正交幅度調(diào)制,每個符號最多傳輸8bit數(shù)據(jù),從8到10的提升是25%,也就是相對于Wi-Fi 5來說,Wi-Fi 6的單條空間流數(shù)據(jù)吞吐量提高了25%。
總的來看,Wi-Fi 6在傳統(tǒng)的Wi-Fi技術(shù)基礎(chǔ)上借鑒了移動蜂窩通信技術(shù)中的創(chuàng)新技術(shù),大幅提升了網(wǎng)絡(luò)容量和網(wǎng)絡(luò)性能,為用戶提供了更好的體驗。
全球Wi-Fi 6的頻譜資源
目前全球Wi-Fi 6在6GHz以下主要使用2.4GHz和5GHz兩個頻段,采用免許可方式管理,與其它無線接入、藍牙、點對點或點對多點擴頻通信等系統(tǒng)共享使用。
在我國,根據(jù)信部無〔2002〕353號、信部無〔2002〕277號和工信部無函〔2012〕620號等文件規(guī)定,Wi-Fi可用頻率有2400~2483.5MHz、5150~5350MHz(5.1GHz)和5725~5850MHz(5.8GHz),總量408.5MHz,最大連續(xù)帶寬200MHz。相比之下,美國Wi-Fi頻段主要有2400~2473MHz、5150~5350MHz和5470~5825MHz頻段,總量628MHz,最大連續(xù)帶寬355MHz;歐盟Wi-Fi頻段主要有2400~2483.5MHz、5150~5350MHz和5470~5875MHz頻段,總量688.5MHz,最大連續(xù)帶寬405MHz。我國與歐美Wi-Fi在頻譜總量和最大連續(xù)帶寬的差異主要體現(xiàn)在5470~5725MHz頻段的255MHz頻譜。
2020年4月23日美國發(fā)布法規(guī),將全部6GHz頻段(5925~7125MHz,共計1.2GHz帶寬)用于免許可技術(shù),鑒于此策略。Wi-Fi聯(lián)盟方面,為了區(qū)分工作在6GHz頻段的Wi-Fi設(shè)備,2020年1月提出了Wi-Fi 6E品牌。Wi-Fi 6E在6GHz頻段能夠支持7個不重疊的160MHz帶寬的信道。Wi-Fi聯(lián)盟已經(jīng)在2021年啟動了Wi-Fi 6E的認證工作。目前已有支持Wi-Fi 6E的網(wǎng)卡和設(shè)備,如Intel AX210。
在美國影響下,部分國家和地區(qū)已選擇或正在積極考慮將6GHz或其中的一部分頻率用于Wi-Fi 6。2020年3月歐盟完成了5925~6425MHz用于無線局域網(wǎng)的頻譜研究報告。英國于2020年1月17日發(fā)起將5925~6425MHz頻段開放給非授權(quán)使用的公開意見征詢,預計法規(guī)將于2021年生效。2020年5月阿聯(lián)酋啟動了關(guān)于Wi-Fi使用5925~7125MHz頻段的意見調(diào)研。巴西2020年5月6日啟動法規(guī)修訂,以允許Wi-Fi 6使用5925~7125MHz頻段,計劃8月完成射頻指標制定,之后將啟動法規(guī)意見征詢并做出決定。2019年12月韓國發(fā)布“5G+”頻譜戰(zhàn)略,考慮將整個6GHz用于免許可技術(shù),目前正在開展Wi-Fi共存分析與法規(guī)制定工作。我國在6GHz主推IMT技術(shù),并采取以IMT網(wǎng)絡(luò)為主承載工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展路線。在我國的主導推動下,2019年ITU WRC-19大會為WRC-23大會設(shè)立了議題,研究在6425~7125MHz等中頻段再次為IMT尋找新增頻率。該議題獲得了非洲國家、俄羅斯等部分歐洲國家、部分阿拉伯國家和部分亞太國家的支持,受到了美國、越南、韓國等國家的反對。6GHz頻段(C頻段上行)全球現(xiàn)有業(yè)務主要是衛(wèi)星固定業(yè)務(FSS,地對空)和固定業(yè)務。
Wi-Fi 6產(chǎn)業(yè)鏈條簡析

Wi-Fi產(chǎn)業(yè)鏈包括芯片、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、終端3個主要環(huán)節(jié)。芯片是Wi-Fi產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié),包含了大量的核心專利,對產(chǎn)業(yè)鏈的其他環(huán)節(jié)產(chǎn)生重要影響。從總量角度考慮,全球Wi-Fi芯片出貨量將于2022年達到49億套,占據(jù)各大主流互聯(lián)方案出貨量逾40%(據(jù)IDC數(shù)據(jù))。根據(jù)市場調(diào)研機構(gòu)Markets and Markets的統(tǒng)計,預計2022年全球Wi-Fi芯片市場規(guī)模將達到197.2億美元。博通、高通、英特爾、德州儀器等美國企業(yè)長期控制Wi-Fi芯片研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,其產(chǎn)品占據(jù)70%以上的市場份額并借此主導全球Wi-Fi產(chǎn)業(yè)發(fā)展。主流Wi-Fi芯片廠商基本都在我國臺灣代工生產(chǎn),使得中國臺灣成為絕大多數(shù)Wi-Fi芯片的出產(chǎn)地。臺灣企業(yè)聯(lián)發(fā)科、Realtek也是主要的Wi-Fi芯片供應商。此外,我國的華為海思、紫光展銳、樂鑫科技等也研發(fā)Wi-Fi芯片,市場規(guī)模占比約為5%。
目前,主要Wi-Fi芯片廠商都推出了Wi-Fi 6芯片產(chǎn)品。截至2019年5月,美國高通公司發(fā)布4款產(chǎn)品、博通發(fā)布5款產(chǎn)品、英特爾發(fā)布3款產(chǎn)品、MTK發(fā)布1款產(chǎn)品。業(yè)內(nèi)預估Wi-Fi 6芯片全球出貨量將由2019年的約3億套,快速成長到2022年超越20億套。2019年的Wi-Fi 6芯片出貨量占比為10%,預計到2023年占比為90%。我國華為海思已于2020年2月推出用于Wi-Fi 6無線路由器的凌霄650芯片以及用于Wi-Fi 6終端的麒麟650芯片。
Wi-Fi聯(lián)盟最新數(shù)據(jù)顯示,截至2021年6月,通過Wi-Fi 6認證的產(chǎn)品數(shù)量為1635款。其中,筆記本產(chǎn)品137款、手機類產(chǎn)品604款、無線路由器748款、平板電腦21款。
Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要是家用和企業(yè)無線路由器。目前,國內(nèi)外主流無線路由器廠商都已經(jīng)發(fā)布了Wi-Fi 6產(chǎn)品。國外廠商主要包括Cisco、 Hewlett Packard Enterprise、Buffalo、Ruckus、Extreme Networks。國內(nèi)廠商主要包括華為、中興、新華三、TP-LINK、小米、華碩、水星等。中國市場Wi-Fi 6家用產(chǎn)品主要是空間流為2×2產(chǎn)品,因此性能相較前一代提升不多。性能的提升還需要等待Wi-Fi 6終端的普及。歐美市場尤其是美國市場以高端產(chǎn)品為主,空間流以2×4和4×4為主,但成本也相對較高。Wi-Fi終端出貨中占比最大的是智能手機和筆記本電腦。目前,三星、華為、蘋果、小米等國內(nèi)外廠商的旗艦機手機都已支持Wi-Fi 6。在筆記本電腦方面,Wi-Fi功能早已成為筆記本電腦的標準配置。聯(lián)想、惠普、戴爾等主流廠商都已推出支持Wi-Fi 6的筆記本電腦產(chǎn)品。隨著新冠肺炎疫情的發(fā)展,越來越多的公司鼓勵員工在家辦公,因此對家庭網(wǎng)絡(luò)的要求也隨之增高,客觀上刺激了Wi-Fi 6的發(fā)展與推廣。
隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,越來越多的智能化物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備(如冰箱、空調(diào)、洗衣機、音箱、攝像頭、燈具等)開始支持Wi-Fi功能。Strategy Analytics研究分析,2019年全球有近50億個家用Wi-Fi設(shè)備正在使用,全球Wi-Fi智能家居設(shè)備在2023年將達到170億個,類似的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將成為Wi-Fi設(shè)備的主要增長點。目前,Wi-Fi 6在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應用還不多,但隨著Wi-Fi 6產(chǎn)品的日益成熟和成本的不斷降低,其在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的滲透率將逐步增加。
Wi-Fi 6兩大主要應用場景
Wi-Fi 6的應用場景在Wi-Fi 5的基礎(chǔ)上進一步擴展,除了原有的家庭、企業(yè)等室內(nèi)環(huán)境以外,還考慮了此類環(huán)境中高密度的使用情況,同時聚焦于體育場、校園等室外接入點和終端設(shè)備高度密集的復雜環(huán)境,以及對吞吐量要求較高的應用場景。Wi-Fi 6場景服務對象也由個人應用擴展至公眾接入,以及對蜂窩網(wǎng)的分流,同時還涉及遠程醫(yī)療、場館活動視頻和車載娛樂等對吞吐量要求較高的應用領(lǐng)域。
總的來看,參考IEEE設(shè)計的Wi-Fi 6應用場景主要包括兩大類:高密集場景和高吞吐場景。其中,高密集場景又進一步細分為室外高密度AP(Access Point,接入點)和終端場景、室內(nèi)高密度AP和終端場景、高密度AP與中低密度終端場景、室內(nèi)高密度終端場景。具體細分場景如表1所示。
Wi-Fi 6的業(yè)務應用與前幾代Wi-Fi基本相同,仍以部署簡單靈活、組網(wǎng)成本低廉、結(jié)構(gòu)變更簡單的業(yè)務為主。目前的主要業(yè)務仍為家用互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入、企業(yè)接入和場館等熱點區(qū)域接入。在家庭中用戶可以自行通過購買Wi-Fi路由器構(gòu)建網(wǎng)絡(luò),避免了布置網(wǎng)線的煩惱。Wi-Fi 6的高性能也能夠為企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)服務,企業(yè)能夠通過Wi-Fi 6迅速搭建自有網(wǎng)絡(luò),并且流量可以不經(jīng)過運營商。另外,Wi-Fi 6還能夠提供熱點地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)服務。在人群密集地區(qū)(如在公園、體育場、飛機場、火車站)布設(shè)熱點,提供上網(wǎng)服務。
發(fā)展建議
一是制定以5G為主、Wi-Fi為輔的發(fā)展策略,充分發(fā)揮各自優(yōu)勢。5G是我國關(guān)鍵信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施,為消費互聯(lián)網(wǎng)、產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供堅實的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。Wi-Fi 6憑借其低成本、易部署、大帶寬等特點,是5G的有益補充,二者將在未來較長時間內(nèi)融合共存。
二是借鑒我國5G發(fā)展經(jīng)驗,推動Wi-Fi產(chǎn)業(yè)發(fā)展。鼓勵相關(guān)企業(yè)加大技術(shù)投入,積極參與Wi-Fi標準化。指導和幫助企業(yè)、專業(yè)機構(gòu)申報國內(nèi)、國際專利,及時形成知識產(chǎn)權(quán)。鼓勵Wi-Fi 6在智能家居、企業(yè)辦公等室內(nèi)場景的應用。依托我國龐大的Wi-Fi應用市場,建立具有國際影響力的產(chǎn)業(yè)推進組織。
三是評估5G和Wi-Fi 6供應鏈安全情況,加大對相關(guān)芯片設(shè)計、芯片制造、高技術(shù)部件等薄弱環(huán)節(jié)的研發(fā)投入,擺脫對國外企業(yè)的依賴,實現(xiàn)相關(guān)供應鏈的自主可控。在芯片方面,Wi-Fi芯片比5G芯片門檻低很多,但主要芯片仍然由高通、博通等國際廠商壟斷。華為自研了Wi-Fi 6芯片,但主要為自己的產(chǎn)品使用。國產(chǎn)其他廠商目前多在做物聯(lián)網(wǎng)方面Wi-Fi的IoT芯片,離高端芯片還有很大差距,預計10年能趕上,而且需要產(chǎn)業(yè)鏈的支持。