近年來，設備智聯(lián)在我們的日常生活中越來越常見。從智能家居設備到工業(yè)自動化系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)技術正在改變我們與世界交互的方式。隨著物聯(lián)網(wǎng)設備的不斷增多，對可靠、高容量和低功耗無線連接的需求變得尤為迫切。這就是 Wi-Fi 6（即 802.11ax）應運而生的原因，這一技術在住宅和企業(yè)環(huán)境中的應用印證了此類需求的重要性。

Wi-Fi 聯(lián)盟的一份報告顯示，Wi-Fi 6 達到 50% 市場占有率的速度超過了以往任何一代 Wi-Fi 標準，這主要是由于人們對高質量 Wi-Fi 和高效可靠連接的需求不斷增長。全球技術市場咨詢公司 ABI Research 預測，Wi-Fi 6 接入點 (AP) 的數(shù)量將從 2020 年 Wi-Fi 終端總出貨量的 9% 增加到 2026 年占整個 Wi-Fi 市場的近 81%。

Wi-Fi 6 的市場占用率穩(wěn)定上升，現(xiàn)在正是在新產(chǎn)品中加入 Wi-Fi 6 新功能的最佳時機，并且這些新特性和功能已經(jīng)被納入了各種物聯(lián)網(wǎng)應用的規(guī)范中。

要說明 Wi-Fi 6 對物聯(lián)網(wǎng)應用的影響，首先需要了解 Wi-Fi 6 的各種新特性及其如何增強網(wǎng)絡的可靠性、穩(wěn)定性和性能，從而為用戶增加物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的使用體驗。

目標喚醒時間 (TWT)

目標喚醒時間 (TWT) 是 Wi-Fi 6 的功能之一。借助這一功能，無線終端可以合理調度使用無線網(wǎng)絡的時機。利用 TWT 功能，終端設備可以僅在需要使用無線網(wǎng)絡通信時才時打開射頻接口，從而降低功耗，延長物聯(lián)網(wǎng)設備續(xù)航。

TWT 技術支持物聯(lián)網(wǎng)設備和路由器協(xié)商通信的時間段。這意味著設備可以計劃何時喚醒來進行通信，而路由器可以調度其資源來適應不同設備的通信需求。因此，TWT 能夠使設備在大部分時間內處于低功耗模式，這對于依靠電池供電且無法外接電源的物聯(lián)網(wǎng)設備尤為重要。

對于物聯(lián)網(wǎng)應用，TWT 適用于電池供電的 Wi-Fi 設備或無需快速響應的傳感器，還適用于只需以較低頻率發(fā)送少量數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)設備。利用 TWT ，這些設備能夠以最低的功耗運行，延長電池壽命，減少維護需求。

第三代 Wi-Fi 訪問保護 (WPA3)

WPA3 是用于 Wi-Fi 網(wǎng)絡的最新安全協(xié)議，旨在解決 WPA2 中的安全漏洞。在 Wi-Fi 5 及之前的設備和路由器中 WPA3 屬于可選項，但在 Wi-Fi 6 認證中 Wi-Fi 聯(lián)盟將其設為了必選項。這意味著所有的 Wi-Fi 6 設備必須兼容 WPA3 才能獲得認證，以此確保這些設備符合安全的行業(yè)標準。

對于物聯(lián)網(wǎng)應用而言，采用WPA3有諸多好處。其中之一是能夠使用 QR 碼來實現(xiàn) Wi-Fi easy connect。在Wi-Fi easy connect 技術中，設備利用 WPA3 可以生成一個二維碼，用戶通過智能手機或平板電腦掃描該碼便能利用easy connect 連接到網(wǎng)絡。這簡化了網(wǎng)絡配置過程，并減少了手動輸入網(wǎng)絡憑據(jù)可能帶來的錯誤或安全風險。

除了上述 easy connect 的特性之外，WPA3 提供了比之前協(xié)議更強大的安全措施，包括防止離線密碼猜測攻擊、強化加密功能以及增強針對公共 Wi-Fi 網(wǎng)絡的保護。這能防止未經(jīng)授權的訪問或惡意攻擊，保護系統(tǒng)完整性，對于物聯(lián)網(wǎng)應用而言意義重大?？偟膩碚f，WPA3 為 Wi-Fi 6 設備提供了一個更強大、更安全的平臺來運行物聯(lián)網(wǎng)應用。

多用戶多輸入多輸出 (MU-MIMO)

MU-MIMO 是一種無線技術，允許多個設備同時與單個接入點進行通信。MU-MIMO 利用空間分離的優(yōu)勢，實現(xiàn)多個設備的同時通信。通過使用多個天線，接入點可以為不同設備創(chuàng)建獨立的“波束成形”路徑，增強信號強度并減少干擾。相較于一次只能與一個設備通信的 SU-MIMO（單用戶多輸入多輸出），這是一項重大改進。此前，在擁堵的網(wǎng)絡環(huán)境中，設備必須等待輪流與接入點通信，所以可能引起延遲增加和超時問題。物聯(lián)網(wǎng)設備在使用 MU-MIMO 時，可以在同一個時刻進行收發(fā)，有效降低延時。

MU-MIMO 對物聯(lián)網(wǎng)應用大有裨益。MU-MIMO 通過實現(xiàn)同時通信、利用空間分離和優(yōu)化資源分配，增加了連接到單個接入點的設備數(shù)量。這些因素共同擴大了網(wǎng)絡容量，降低了延遲，并提高了整體效率，使更多設備在保持連接的同時也能展現(xiàn)出優(yōu)越的性能。在連接到 Wi-Fi 網(wǎng)絡的智能設備數(shù)量較多的住宅和商業(yè)環(huán)境中，這一優(yōu)勢尤為重要。

此外，MU-MIMO 通過減少延遲，可以提高網(wǎng)絡的整體性能和響應性能，有利于開發(fā)工業(yè)自動化、安全監(jiān)控和醫(yī)療保健等領域需要實時傳輸數(shù)據(jù)的應用。

正交頻分多址 (OFDMA)

OFDMA 是 Wi-Fi 6 的另一重要功能，它改進了接入點與多個物聯(lián)網(wǎng)設備之間的數(shù)據(jù)傳輸方式。OFDMA 將Wi-Fi 信道分割為更小的子信道，稱為資源單元 (RU)，并將每個 RU 分配給特定的設備或設備組。如此就能實現(xiàn)一個接入點可以同時與多個設備通信，每個設備都能分得適當?shù)男诺蕾Y源。

OFDMA 使資源分配更加高效且可預測。物聯(lián)網(wǎng)設備可以從接入點獲得穩(wěn)定的資源，由此降低丟包的可能性，提高網(wǎng)絡吞吐量和整體性能。

之前的 Wi-Fi 標準采用競爭方法，要求設備競爭訪問信道，而 OFDMA 減少了對以往 Wi-Fi 標準中競爭方法的依賴。與之相反，OFDMA 允許設備直接接收數(shù)據(jù)，無需等待其他設備傳輸結束，從而降低延遲，提高時間敏感型物聯(lián)網(wǎng)應用（如智能家居設備、工業(yè)自動化和醫(yī)療保健應用）的響應能力。

總的來說，OFDMA 技術為物聯(lián)網(wǎng)設備提供了更穩(wěn)定的連接、更高密度的設備布局以及更低的通信延遲。

BSS 著色

BSS 著色是 802.11ax Wi-Fi 標準引入的一項功能，旨在減少鄰近接入點之間的干擾，提高多個接入點的共存性。BSS 著色是指每個 BSS 或接入點使用不同的顏色，顏色大小為 6 位編碼，由信號序文或 SIG 字段攜帶。這些顏色讓客戶端設備可以區(qū)分鄰近接入點信號，避免干擾。

更專業(yè)地來說，BSS 著色有助于減少鄰近接入點之間的共信道干擾 (CCI) 和相鄰信道干擾 (ACI)。該功能為每個接入點分配唯一的顏色，傳輸數(shù)據(jù)包的前導碼會添加這一顏色?？蛻舳嗽O備收到數(shù)據(jù)包后，可以查看接收到的前導碼顏色，利用這些信息區(qū)分不同的接入點信號。

在物聯(lián)網(wǎng)密集部署或存在大量設備和干擾性接入點的環(huán)境中，BSS 著色用處極大。它能夠防止鄰近網(wǎng)絡造成不必要的重傳和沖突，從而提高整體網(wǎng)絡效率，并潛在地擴大物聯(lián)網(wǎng)設備的可用范圍?？偟膩碚f，BSS 著色有助于改善網(wǎng)絡性能和可靠性，尤其適用于接入點密度較高的環(huán)境。

1024 QAM、8 SS、160 MHz 頻帶

Wi-Fi 6 還增加了網(wǎng)絡帶寬。例如，Wi-Fi 6 使用比之前 256 QAM 更高的 1024 QAM 調制方案。也就是說，數(shù)據(jù)編碼為 10 位而非 8 位，從而將整體帶寬提高了 25%。

與之類似，Wi-Fi 6 支持多達 8 個并行空間流和 160 MHz 的信道帶寬，這也顯著提高了網(wǎng)絡的物理帶寬。

一般而言，物聯(lián)網(wǎng)應用通常并不需要如此之高的數(shù)據(jù)速率。通過增加可用帶寬和提高數(shù)據(jù)傳輸效率，這些特性確保網(wǎng)絡能夠處理包括物聯(lián)網(wǎng)設備在內、來自多個客戶端的高流量，而不會減速或擁塞，這一點在物聯(lián)網(wǎng)密集部署或網(wǎng)絡活躍度較高的環(huán)境中尤為重要。

樂鑫 Wi-Fi 6 芯片 ESP32-C6

ESP32-C6 是樂鑫首款支持 Wi-Fi 6 的 SoC，集成 2.4 GHz Wi-Fi 6、Bluetooth 5 (LE) 和802.15.4 協(xié)議，能夠為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品提供行業(yè)領先的射頻性能、完善的安全機制和豐富的內存資源。它搭載一個時鐘頻率最高 160 MHz 的高性能 RISC-V 32 位處理器，和一個時鐘頻率最高 20 MHz 的低功耗 RISC-V 32 位處理器，內置 512 KB SRAM 和 320 KB ROM，并支持外接 flash。

ESP32-C6 支持 2.4 GHz Wi-Fi 6 協(xié)議 (802.11ax)，并向下兼容 802.11b/g/n。它支持上行、下行 OFDMA 接入和下行 MU-MIMO 接入機制，因此即使在擁堵的網(wǎng)絡環(huán)境中也能實現(xiàn)高效率低延遲的通信。此外， ESP32-C6 同樣支持 Wi-Fi 6 的 TWT 功能，這有助于構建由電池供電、需要長久續(xù)航能力的超低功耗物聯(lián)網(wǎng)設備。

總結

總而言之，Wi-Fi 6 技術提供的一系列新功能，可以在從家庭住宅到大規(guī)模企業(yè)的各種環(huán)境中最大限度地提升物聯(lián)網(wǎng)性能。Wi-Fi 6 的增強容量、覆蓋范圍和效率可以支持日益普遍的物聯(lián)網(wǎng)設備和高級應用的增長。而通過TWT功能，Wi-Fi 6 使得構建保持連接的電池供電的Wi-Fi設備成為可能。

此外，Wi-Fi 6 包括?WPA3?認證在內的增強安全功能，能夠防范潛在的安全威脅，并確保敏感數(shù)據(jù)的安全性。隨著Wi-Fi 6 技術的采用率不斷增長，越來越多的物聯(lián)網(wǎng)設備和應用選擇通過Wi-Fi 6 來提供最佳性能和安全性。

熟悉 Wi-Fi 6 的功能及其對物聯(lián)網(wǎng)的影響，有助于我們最大程度地釋放物聯(lián)網(wǎng)技術潛力。及時了解 Wi-Fi 技術的最新發(fā)展，采用物聯(lián)網(wǎng)連接的最佳實踐，企業(yè)和用戶能夠在現(xiàn)在和未來都享受到物聯(lián)網(wǎng)設備和應用的最佳性能。

相關資料

• Wi-Fi Alliance? 2022 年 Wi-Fi? 的發(fā)展趨勢

  https://www.wi-fi.org/zh-hans/news-events/newsroom/wi-fi-alliance-2022-wi-fi

• ESP32-C6

  https://www.espressif.com/zh-hans/products/socs/esp32-c6

• Wi-Fi 6 CPE Adoption on the Rise to Reach 81% of Total Wi-Fi CPE Market in 2026.

  https://www.abiresearch.com/press/wi-fi-6-cpe-adoption-rise-reach-81-total-wi-fi-cpe-market-2026/

• 802.11ax Will Boost Enterprise Wireless LAN Market, Driven by IoT.

  https://650group.com/press-releases/80211ax-will-boost-enterprise-wireless-lan-market-driven-by-iot-and-expansion-of-cloud-managed-services-highlights-5-year-forecast-according-to-650-group/?_gl=1*112jhi4*_ga*NjU3NDU0MTc4LjE2Nzk5MDM3NzQ.*_up*MQ..