【Wi-Fi】802.11/802.11b/802.11g/802.11n/802.11a/802.11ac/802.11ax/802.11be

WiFi发展历史

802.11-1997 

802.11-1997： 是该系列中的首个无线标准，其于 1997 年发布，但现已过时。这一标准在采用了冲突避免功能的载波侦听多路访问协议(CSMA/CA)局域网(LAN)中，定义了空中数据通信设备的协议和兼容互连。该协议支持三种物理层技术，包括以 1 Mbps 工作的红外、支持 1 Mbps 和可选 2 Mbps 数据速率的跳频扩展频谱(FHSS)，和同时支持 1/2 Mbps 数据速率的直接序列扩展频谱(DSSS)。由于互操作性问题、成本和缺乏足够的吞吐量，该协议未被广泛接受PHY数据速率为1或2 Mbps。

802.11b

802.11b介绍

802.11b 产品于 1999 年中期投放市场。它的最大理论数据速率为 11 Mbps，并采用与原始标准中定义的相同的 CSMA/CA 媒介访问方式。802.11b 吞吐量的显著提高以及价格的大幅降低，使得 802.11b 作为一种无线技术被广泛接受。802.11b 使用 2.4~2.5 GHz 的 ISM 非授权频段，是 DSSS 的直接扩展，并利用补码键控(CCK)作为其调制技术。802.11b 用于点对多点配置，其中接入点与该接入点范围内的移动客户端进行通信。PHY数据速率为1、2、5.5或11 Mbps。，占用2.4 GHz（1、6、11）三个非重叠的22 MHz信道。

802.11b速率对应表

 802.11a

802.11a介绍

       802.11a 采用与原始标准相同的核心协议，工作频率为 5 GHz，使用 正交频分复用(OFDM)，最大理论数据速率为 54 Mbps，由此实现 20 Mbps 的实际吞吐量。其支持的其它数据速率包括 6、9、12、18、24、36 和 48 Mbps。802.11a 与 802.11b 由于在不同的非授权 ISM 频段中运行，因而无法互操作。鉴于 2.4 GHz 频段越来越拥挤，5 GHz 频段给 802.11a 增添了显著优势，但因受制于高载波频率，整体有效范围小于 802.11b/g。

802.11a速率对应表

802.11g

802.11g介绍

       802.11g 于 2003 年夏季上市。它使用与 802.11a 相同的 OFDM 技术，并像 802.11a 一样支持的最大理论速率为 54Mbps；但也如同 802.11b 一样，在拥挤的 2.4 GHz 下运行，因而容易受到干扰等因素的影响。802.11g 向后兼容 802.11b（即 802.11b 设备可以连接到 802.11g 接入点）。802.11g 能够兼容使用 802.11a 和 802.11b/g 的双频或双模接入点。 使用正交频分复用（OFDM）和2.4 GHz（1、6、11）三个非重叠20 MHz信道。其实是将5GHz的802.11a技术转移到2.4 GHz频段，调制方式和编码等不变。

802.11g速率对应表

802.11n(Wi-Fi 4)

802.11n介绍

       802.11n(HT,High Throughput) (Wi-Fi 4):802.11n 的引入让 Wi-Fi 变得更快、更可靠；这一进步通过将 MIMO 和 40 MHz 信道添加至物理层(PHY)并将帧聚合添加到 MAC 层来实现。MIMO 是一种使用多个发射和接收天线来利用多路径传播从而使无线链路容量倍增的方法。这些天线需要在空间上分离，以使从每个发射天线到每个接收天线的信号具有不同的空间特征，以便在接收机上可以将这些流分离为并行的独立信道。以 40 MHz 带宽工作的信道，宽度可加倍，并在单个 20 MHz 信道上获得两倍的 PHY 数据速率。802.11n 草案允许最多 4 个空间流，最大理论吞吐量为 600 Mbps。双频工作模式，支持2.4G和5G。物理层采用MIMO、MIMO-OFDM、40MHz绑定、short GI等技术，支持4*4 MIMO。同时向下兼容 802.11g和802.11a。

802.11n速率对应表

1条流速率表

2条流速率表

3条流速率表

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802.11ac(Wi-Fi 5)

802.11ac介绍

802.11ac（VHT，Very High Throughput）(Wi-Fi 5):

    802.11ac 以提供每秒千兆位的速度来为 Wi-Fi 提速，其通过扩展 802.11n 概念而实现，其中包括更宽的带宽（最高 160 MHz）、更多的 MIMO 空间流（最高 8 个）、下行链路多用户 MIMO（最多 4 个客户端）和高密度调制（最高 256 QAM）。802.11ac 支持 3/4、5/6编码速率(MCS8/9)下的 256 QAM，这要求更严格的 6 dB 系统级 EVM(-34 dB)要求。802.11ac 仅在 5 GHz 频段工作，因此双频接入点和客户端将继续使用 2.4 GHz 的 802.11n。2013 年发布的首批 802.11ac 仅支持 80 MHz 信道和最多 3 个空间流，在物理层提供最高 1300 Mbps 的速度。     

        第二波产品(802.11ac Wave 2)于 2015 年发布，支持更多信道绑定、更多空间流和 MU-MIMO。MU-MIMO 是 802.11ac 的重大进步——虽然 MIMO 把多个流定向到单个用户，但 MU-MIMO 可以将空间流同时定向至多个客户端，从而提高了网络效率。此外，802.11ac 采用一种称为波束成型的技术；通过波束成形，天线基本上可以将无线电信号发射到特定的设备上。802.11ac 路由器向后兼容 802.11b、11g、11a 和 11n，这意味着所有传统客户端都可以与 802.11ac 路由器正常工作在5GHz频段，20/40/80/80+80/160MHz带宽，支持8x8 MIMO，最高支持256-QAM调制。可选LDPC编码。

802.11ac速率对应表

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7条流速率表

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 802.11ax(Wi-Fi 6)

802.11ax介绍

       802.11ax(HE，HighEfficiency) （Wi-Fi 6）：802.11ax 是在 802.11ac 优势的基础上构建的第六代 Wi-Fi，可提供更大的无线容量和可靠性。802.11ax 通过应用更密集的调制(1024 QAM、OFDMA) 。与 802.11ac 不同，802.11ax 为 2.4 和 5 GHz 双频技术，并旨在实现最大兼容性，可与 802.11a/g/n/ac 客户端高效共存。802.11ax 采用 OFDMA，允许资源单元(RU)根据客户端的需求划分带宽，并以更快的速度为多位用户带来相同的体验。在 802.11ac 中每个 PLCP 协议数据单元(PPDU)中载波的任何给定点，Wi-Fi 信道被分解为更小的 OFDM 子信道集。然而，由于 OFDMA(802.11ax)，其会在每个 PPDU 的基础上将各个子载波组分别作为资源单元分配给客户端工作在2.4G和5.8G双频，支持160Hz带宽，最高9.6Gbps速率，支持多用户同时接入（MU-MIMO,OFDMA）等技术。1024-QAM调制方式，8路数据流。

 802.11ax速率对应表

 1条流速率对应表

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 3条流速率对应表

 4条流速率对应表

 5条流速率对应表

 6条流速率对应表

 7条流速率对应表

 8条流速率对应表

802.11ax(Wi-Fi 6E)

802.11ax （Wi-Fi 6E）介绍

       802.11ax(HE，HighEfficiency) （Wi-Fi 6E）： 6G频段共有1200MHz的频谱给到WiFi 6E使用，可用于从5.925GHz到7.125GHz。WiFi将可以访问59个20MHz信道，29个40MHz信道14个80MHz信道和7个160MHz信道。这不仅代表可以有很多频道，还可以代表可以解锁更高的数据速率。因为 802.11ax 标准（Wi-Fi 6）也在 2.4GHz 和 5GHz 频段运行，所以 6GHz 频段的 Wi-Fi 将被命名为 Wi-Fi 6E。 Wi-Fi 联盟选择此命名是为了避免混淆同样支持 6 GHz 的 802.11ax 设备。 “6”代表第六代Wi-Fi，“E”代表扩展。

802.11ax(Wi-Fi 6E)速率对应表

和802.11ax (Wi-Fi 6)一样

Wi-Fi 4 Vs Wi-Fi 5 Vs Wi-Fi6 Vs Wi-Fi 6E特性对比

 802.11be(Wi-Fi 7)

802.11be介绍

       Wi-Fi 7 将是速度最快的一代 Wi-Fi，这项技术可提供超过 30 Gbps 的吞吐量和极低的延迟。下一代 Wi-Fi 设备的目标应用场景是要求十分严苛的增强现实 (AR) 应用、完全沉浸式虚拟现实 (VR) 应用、游戏应用和云计算应用。考虑到这些极具挑战性的应用，IEEE 802.11be 标准中引入了许多新功能，此举将助力打造出拥有“极高吞量”(EHT) 的一代设备。有些特性已使 Wi-Fi 设备的射频性能突破极限，如三频运行（支持 2.4 GHz、5 GHz 和 6 GHz 频段）、超宽的 320 MHz 信道、4096 QAM 调制、最高 16×16 的 MIMO 和多链路操作 (MLO)，这表明连接性能即将跨入新的时代。

802.11be(Wi-Fi 7)的优势

三频操作—更多信道、更少拥堵

    继 Wi-Fi 6E 之后，802.11be 标准也定义了 2.4 GHz、5 GHz 和 6 GHz 频段的运行情况以在当地法规允许使用的国家/地区充分利用额外的 1200 MHz 频谱。

4K QAM – PHY 数据速率提高 20%

       Wi-Fi 6采用最高1024-QAM调制，每个符号承载10bit信息；随着硬件调制解调能力的不断提升，Wi-Fi 7将采用最高4096-QAM调制，每个符号承载12bit信息，因此相对于Wi-Fi 6来说，Wi-Fi 7的信息承载量会提升20%。

与Wi-Fi 6相同，Wi-Fi 7也支持800ns，1600ns，3200ns三种GI。如下表所示，在800ns GI情况下，结合320MHz的带宽，单流理论最大传输速率从1.2Gbps提升到了2.88Gbps。

单流传输速率表

320 MHz 宽信道 –  PHY 数据速率翻倍

     对于 6 GHz 频段，802.11be 标准增加了对 320 MHz 超宽信道的支持。与使用 160 MHz 信道相比，信道宽度加倍至 320 MHz 可使 PHY 数据速率也增加一倍。6 GHz 频段最多支持 6 个重叠的 320 MHz 信道和 3 个非重叠信道。

在物理层，Wi-Fi 7结合320MHz带宽、4096-QAM调制和MIMO 16×16三个特性，达成了工作组在成立之初30Gbps的速率目标。

将三个提升进行综合计算，理论速率的最大值达到了46.1Gbps，计算公式如下     

Wi-Fi 7在MCS13、MIMO 16×16和320MHz带宽下的理论传输速率为46.1Gbps：

多链路运行 — 提高吞吐量、可靠性和降低延迟

       借助共用的 MAC 层和单独的物理层，Wi-Fi 7 接入点和客户端站点能够在多个链路上同时执行发射和接收操作。例如，设备将能够同时在 5 GHz 和 6 GHz 频段上执行发射和接收操作。该功能可提高聚合吞吐量并降低延迟。

16 空间流 – 最多 16×16 MIMO

       802.11ax 具有 8 条空间流，与之相比，802.11be 标准将空间流的数量增加了一倍，最多支持 16 条空间流，吞吐量也翻一倍。典型的客户端站点支持 2 条空间流，因此 16×16 MIMO 支持可以通过多用户 (MU) MIMO 提高频谱效率。802.11be 包括对下行链路和上行链路 MU-MIMO 的支持。

2.4G/5G/6G信道列表

2.4G信道

 5G信道

6G信道