工作笔记——WIFI模组

WiFi行业市场综述

WiFi技术具有短距传输、高速率等特点，率先在手机、笔记本电脑等消费级电子终端设备上实现大规模应用，并逐步向物联网、虚拟现实等应用场景渗透。

WiFi技术定义

WiFi（Wireless Fidelity）是一种将电子终端设备以无线方式互相连接的局域网通讯技术。WiFi技术基于IEEE 80211标准，该标准是由电气和电子工程师协会（IEEE）定义的无线局域网通信标准，通过定义一个媒体访问控制层（MAC）和数个物理层（PHY）规范标准为便携式、可移动终端设备建立局域网无线连接。

根据IEEE 80211标准的定义，WiFi网络架构可分为独立型基本服务集（Independent Basic Service Set）、基础结构型服务集（Infrastructure Basic Service Set）、网状基本服务集（Mesh Basic Service Set）以及扩展服务集（Extended Service Set）。WiFi技术具有短距传输、高速率等特点，率先在手机、笔记本电脑等消费级电子终端设备上实现大规模应用，并逐步向物联网、虚拟现实等应用场景渗透。

物联网无线传输技术

在物联网通信技术体系中，WiFi、蓝牙、Zigbee同属无线局域网技术，主要面向通信范围较小的场景，三类技术在传输速率、传输距离、功耗等方面存在差异。

国际WiFi联盟简介

国际WiFi联盟根据各类企业对产品认证的不同需求设置4个成员级别，不同级别成员需交付费用、享有权益各不相同。

国际WiFi联盟国际WiFi联盟（WiFi Alliance，WFA）成立于1999年，是负责WiFi技术应用产品认证及商标授权的国际组织。电气和电子工程师协会（IEEE）为WiFi技术创建IEEE 80211标准，但不负责测试、认证相关技术产品，国际WiFi联盟填补技术认证方面的空白，通过建立和执行WiFi相关产品认证标准，对技术相关产品的互 *** 作性、兼容性等进行测试、验证，以进一步推动WiFi技术规范应用。当相关技术产品通过国际WiFi联盟的测试后，产品的相关制造商、经销商即可获得授权，在产品上使用“WiFi CERTIFICATE”商标。国际WiFi联盟根据各类企业对产品认证的不同需求设置4个成员级别，不同级别成员需交付费用、享有权益各不相同，其中，面向大、中型企业的成员级别包括贡献者会员和实施者会员，面向小型企业的成员级别包括入门级参与者会员和入门级实施者会员。

WiFi行业产业链分析

中国分立器件领域8英寸晶圆制程整体落后于国际领先水平，并向后制中国WiFi行业产业链包括上游的芯片供应商、模组供应商，中游的路由器供应商、WLAN设备供应商，以及下游的消费级电子终端供应商、物联网应用服务商约着中国小信号分立器件设计能力的发展。

中国WiFi行业产业链

中国WiFi行业产业链包括上游的芯片供应商、模组供应商，中游的路由器供应商、WLAN设备供应商，以及下游的消费级电子终端供应商、物联网应用服务商。上游的芯片供应商为模组供应商提供WiFi芯片产品，模组供应商为中游的路由器供应商和WLAN设备供应商提供通讯设备模组产品。中游的路由器供应商和WLAN设备供应商为下游提供路由器、WLAN设备等无线网络设备产品。下游的消费级电子终端供应商、物联网应用服务商为最终用户提供基于WiFi技术的终端产品以及应用服务。

产业链上游分析

WiFi芯片市场高度集中，海外大型传统集成电路设计厂商占据主导地位，而伴随着WiFi 6标准的推广，头部厂商逐步加快推广WiFi 6芯片产品。

WiFi芯片市场状况：WiFi芯片市场集中度高，以海外厂商为主，博通、高通、Marvell、Celeno、Quantenna等头部厂商占据约80%市场份额。

WiFi芯片市场价格：WiFi芯片可分为终端设备芯片和网络设备芯片，其中，终端设备芯片市场平均单价区间约为5-10元，网络设备芯片市场平均单价区间约为20-30元。

WiFi芯片市场参与者：WiFi芯片市场参与者包括以博通、高通、Marvell、Celeno、联发科等为代表的大型传统集成电路设计厂商，和以乐鑫科技、南方硅谷、联胜德、新岸线等为代表的中小型集成电路设计企业。

WiFi芯片市场发展前沿：WiFi 6为最新WiFi技术标准，博通、高通、Marvell等WiFi芯片头部厂商逐步加快推广WiFi 6芯片产品。2019年，WiFi芯片市场发生多起芯片厂商收购事件，传统集成电路头部厂商通过收购WiFi芯片相关厂商打进WiFi产业链上游市场，为其在物联网应用市场的战略布局作铺垫。

WiFi产业链各环节厂商逐步向WiFi模组市场拓展，按照模组产品的应用特性可将WiFi模组厂商分为终端设备类厂商、芯片类厂商、物联网应用服务类厂商和网络设备类厂商。

WiFi模组市场状况：相比WiFi芯片，WiFi模组生产门槛更低，厂商数量众多，市场竞争更激烈，WiFi产业链各环节厂商逐步向WiFi模组市场拓展。

WiFi模组市场价格：WiFi模组可分为终端设备模组和网络设备模组，其中，网络设备模组市场平均单价区间约为40-60元。不同类型终端设备所采用的WiFi模组产品价格存在差别，其中，手机端WiFi模组市场平均单价区间约为5-20元，智能家居类终端设备WiFi模组市场平均单价区间约为15-45元。

WiFi模组市场参与者：按照模组产品的应用特性可将WiFi模组厂商分为终端设备类厂商、芯片类厂商、物联网应用服务类厂商和网络设备类厂商。终端设备类厂商典型代表包括华为、小米、三星等，芯片类厂商典型代表包括高通、博通、联发科等，物联网应用服务类厂商包括涂鸦智能、利尔达等，网络设备类厂商包括锐捷科技、华为、TP-Link等。

WiFi模组市场发展：现阶段，相比手机端WiFi模组，应用于智能家居、智慧城市等物联网场景的WiFi模组价格仍处于较高水平，仍有较大下降空间。

产业链中游分析

多家厂商推出支持WiFi 6标准的路由器产品，而该类产品定价高，主要面向游戏场景，无线速率达3,000Mbps以上。

WiFi路由器：信号传输重要设备

WiFi路由器可将有线网络信号转换为无线网络信号，为安装WiFi模组的手机、笔记本电脑、智能家电等终端设备提供信号传输功能。在中国市场中，WiFi路由器代表厂商包括TPLink、华为、小米、华硕、Netgear等。

多家厂商发布WiFi 6路由器产品

在WiFi 6技术标准应用推广步伐逐步加快的发展背景下，TP-Link、华为、小米、华硕、Netgear等多家路由器厂商推出支持WiFi 6标准的路由器产品以迎合市场发展需求，而从产品的发展情况分析，现阶段的WiFi 6相关路由器产品定价高，多采用4核芯片，主要面向游戏场景，无线速率均在3,000Mbps以上，其中，华硕GT-AX11000的速率可达11,000Mbps以上。伴随WiFi 6路由器应用规模进一步扩大，相关产品价格将趋于下降。

现阶段的WLAN设备市场以商用级产品为主，市场集中度高，新华三、锐捷网络、华为等WLAN设备头部厂商陆续推出基于WiFi 6标准的WLAN设备，市场竞争愈发激烈。

WLAN设备：WLAN（Wireless Local Area Network，无线局域网）指以无线电波为数据传输介质将计算机设备相互联通，构成资源共享的局域网络体系。构成WLAN网络的设备包括WLAN终端设备、AP（Access Point，无线接入点）、AC（Access Controller，无线控制器）、PORTAL服务器等。

WLAN设备产品及应用服务：WLAN设备厂商主要为用户提供AP和AC设备，并可为用户提供WLAN网络整体解决方案。WLAN设备产品及应用服务可分为商用级和消费级两个层级，而现阶段的WLAN设备市场以商用级产品为主，主要面向产业园区、机场、火车站等大型应用场景。

WLAN设备市场竞争格局：WLAN设备市场集中度高，思科、Aruba-HPE、Ubiquiti、ARRIS、华为占据全球市场约80%份额，而中国市场中，新华三、锐捷网络、华为、信锐技术、思科的市场份额约共达90%。在中国通信运营商2019年WLAN设备大型集中采购项目中，锐捷网络、新华三多次中标。

WLAN设备市场发展前沿：新华三、锐捷网络、华为等WLAN设备头部厂商陆续推出基于WiFi 6标准的WLAN设备，如锐捷网络的RG-AP880、华为的AirEngine系列等，头部厂商在WiFi 6 WLAN设备方面的竞争将愈发激烈，WLAN设备市场将保持高度集中的发展态势。

产业链下游分析

消费级电子终端是WiFi技术核心应用场景，但近5年来，以智能手机为代表的消费级电子终端市场规模逐步下滑，WiFi技术逐步向物联网应用场景渗透。

消费级电子终端是WiFi技术核心应用场景

手机、平板电脑、笔记本电脑等消费级电子终端是WiFi技术核心应用场景，在消费级电子终端市场发展带动下，WiFi产业基础逐步建立。现阶段，市场中的多数智能手机、平板电脑、笔记本电脑产品均支持WiFi技术，其中，约50%的WiFi连接设备为智能手机。近5年来，中国智能手机出货量从2015年的46亿部下滑至2019年的37亿部，下滑趋势明显，对WiFi产业产生不利影响。伴随WiFi 6标准逐步推广，苹果、华为、三星、小米、vivo、OPPO等智能手机厂商逐步加快WiFi 6相关产品布局，以在竞争愈发激烈的智能手机市场中取得发展优势。

WiFi技术正重点渗透物联网应用场景

近5年来，伴随着消费级电子终端市场规模逐步下滑，WiFi技术逐步拓展应用市场，向智能家居、智慧城市、智能制造等物联网应用场景渗透，其中，WiFi技术在智能家居场景的应用推广步伐较快。WiFi技术具有短距传输、高速率等特点，能迎合智能家居场景的应用需求。除WiFi外，蓝牙、Zigbee等局域网技术亦是智能家居场景的常用无线传输技术，三种技术之间存在竞争关系。在中国市场中，基于WiFi技术的物联网应用服务商典型代表包括小米、欧瑞博、涂鸦智能、紫光物联网等。

市场规模

近5年来，在消费级电子终端设备市场发展步伐趋于滞缓的背景下，中国WiFi芯片市场规模有所下滑，预计未来5年，WiFi 6标准及物联网应用将带动WiFi芯片市场进一步增长。

中国WiFi芯片市场规模

现阶段，WiFi技术仍主要应用于手机、平板电脑、笔记本电脑等传统消费级电子终端设备，WiFi芯片市场与消费级电子终端市场密切相连。近5年来，消费级电子终端设备市场规模呈现下滑趋势，以手机为例，中国手机出货量在2016年达到近5年来的顶峰，而2017-2019年，中国手机出货量逐年下滑，对WiFi芯片市场造成不利影响。按芯片销售额进行计算，中国WiFi芯片市场规模从2015年的1729亿元下滑至2019年的1680亿元。近两年来，智能家居、智慧城市等物联网领域对WiFi芯片产品需求愈发提升，中国WiFi芯片出货量有所回升。

WiFi芯片市场未来发展

WiFi 6芯片产品将成为主流：现阶段，支持WiFi 6标准的芯片产品出货量仍不高，而伴随着WiFi 6标准逐步应用推广，预计至2023年，支持WiFi 6标准的芯片在WiFi芯片总出货量中的占比有望达90%

物联网应用占比将逐步提升：在手机、平板电脑、笔记本电脑等消费级电子终端出货量逐步下滑的背景下，WiFi技术将加快渗透至智能家居、智能制造等物联网应用场景，相关芯片应用占比将逐步提高。

新型应用场景将日益增多：除传统消费级电子终端和物联网应用外，WiFi技术在VR/AR、超高清视频等新型高速率应用场景亦具有高适用性，预计针对此类应用的WiFi芯片将在未来5年不断增多。

WiFi行业发展驱动因素

WiFi 6标准推动技术升级

WiFi 6标准通过引入OFDMA频分复用技术、MU-MIMO技术、BSS着色机制、TWT技术等技术实现升级发展。

WiFi技术每4-5年实现一次迭代升级，而最新的WiFi 6标准于2018年推出市场。在WiFi 6标准中，OFDMA频分复用技术、MU-MIMO技术分别在频率空间和物理空间上提供多路并发技术支持，显著提升网络整体性能与速度，降低网络时延，优化用户体验。BSS着色机制可降低同频道干扰，有效提升频谱资源利用效率。WiFi 6标准还通过引入TWT技术降低终端设备功耗，有利于WiFi技术在物联网领域进一步应用推广。

基于WiFi 6标准的多方位性能升级，支持WiFi 6标准的芯片、模组、路由器、无线AP、手机终端等产品市场需求日益提升，WiFi 6标准将推动WiFi行业进一步发展。

WiFi 6标准实现多方面性能提升：相比WiFi 4、WiFi 5等历代标准，WiFi 6标准在带宽、 设备连接数量、时延、功耗等多方面实现提升。WiFi最高调制从WiFi 5的256QAM提升至WiFi 6的1,024QAM，可在高密度用户环境下实现高速率、低时延网络传输。此外，WiFi 6标准还将每个频段的载波发送时间从Wi-Fi 5标准的32毫秒提升至128毫秒，有效降低丢包率和重传率。

WiFi 6标准相关产品不断增多：自WiFi 6标准发布以来，市场中的WiFi 6标准相关产品数量不断增多，有利于行业进一步发展。从市场产品情况分析，WiFi 6标准相关产品主要集中在芯片、模组、路由器、无线AP、手机终端等方面，其中，以无线AP和手机终端发展最为突出。在无线AP方面，华为、锐捷网络、新华三等厂商走在前列，而在手机终端方面，苹果、华为、三星、小米等手机大厂在WiFi 6手机产品方面的竞争亦愈发激烈。

智能家居应用市场快速扩张

WiFi是智能家居场景重要无线组网连接技术，在智能家居应用市场快速扩张的发展背景下，WiFi技术产业发展步伐日益加快。

中国智能家居市场快速扩张：在人工智能、物联网、云计算、大数据等智能技术赋能下，智能家居行业快速发展，相关产品数量增长迅猛。此外，伴随着中国居民人均可支配收入日渐提高，消费者对智能家居产品的消费能力亦不断提高，推动中国智能家居市场逐步扩张。中国智能家居市场规模从2015年的1,6544亿元增长至2019年的3,8762亿元，年复合增长率达237%。预测未来5年，消费者对智能家居的认知度将日益提升，智能家居产品普及度将逐步提高，智能家居市场规模将进一步扩张。

WiFi是智能家居场景重要无线组网连接技术：WiFi技术具有高速率、高宽带、安全可靠等突出优点，可满足智能家居应用需求，是智能家居场景重要无线组网连接技术。根据中国智能家居产业联盟数据，2018年，WiFi在中国智能家居行业组网连接技术体系中的应用占比达194%，为智能家居场景第二大无线传输技术。得益于中国智能家居市场快速发展，应用WiFi技术的智能家居设备数量不断增长，WiFi产业发展步伐日益加快。

中国WiFi行业发展风险因素

中国WiFi行业发展风险主要体现在需求端和技术应用端：在需求端，智能手机出货量趋于下滑不利于WiFi产业发展；在技术应用端，WiFi面临其他物联网通信技术竞争风险。

需求端风险：智能手机出货量趋于下滑

手机、平板电脑、笔记本电脑等消费级电子终端是WiFi技术的核心应用市场，其中，约50%的WiFi连接设备为智能手机。中国智能手机出货量在2016年达到近5年来的顶峰后逐渐下滑，从2016年52亿部下降至2019年的37亿部，下滑趋势明显。作为下游应用需求端的核心代表，智能手机市场逐渐萎缩对WiFi产业链上、中游发展带来明显发展风险，行业发展压力加大。

技术应用端风险：其他物联网通讯技术竞争风险

在传统消费级电子终端市场发展步伐趋于滞缓的背景下，WiFi技术逐步转移目标应用市场，正重点渗透物联网应用场景。在物联网应用场景中，WiFi技术面临来自NB-IoT、LoRa、Zigbee等无线传输技术竞争。相比NB-IoT、LoRa等技术，WiFi技术在功耗、连接设备数量等方面处于劣势。此外，WiFi模组价格下滑幅度小于其他技术模组产品，不利于其在物联网领域进一步应用推广。

中国WiFi行业相关政策法规分析

中国政府发布的多部重要产业规划均对无线通信、无线局域网技术提出相关发展要求及指引，有力推动WiFi行业进一步发展。

2016年7月，中共中央、国务院发布《国家信息化发展战略纲要》，提出要统筹国家现代化建设需求，实现信息基础设施共建共享，协调频谱资源配置，科学规划无线电频谱，提升资源利用效率，该政策内容有利于中国频谱资源规范化配置，使WiFi技术在稳定频谱环境下运作。2019年2月，中共中央、国务院发布《粤港澳大湾区发展规划纲要》，提出要推动珠三角无线宽带城市群建设，实现免费高速无线局域网在大湾区热点区域和重点交通线路全覆盖，实现城市固定互联网宽带全部光纤接入，WiFi作为无线局域网重要技术之一，将在粤港澳大湾区逐步推广应用。

中国WiFi行业发展趋势

WiFi 6将与5G技术形成互补共存关系

5G和WiFi 6均应用MIMO相关技术，同具有高速率、低时延等突出优势，而两者的技术本质和应用优势各不相同，5G将重点面向户外场景，WiFi 6将重点面向户内场景。

5G和WiFi 6为通讯领域两大前沿技术，两种技术同具有高速率、低时延等优势，均可应用于物联网、虚拟现实、超高清视频等应用领域。而从两种技术的本质特性分析，5G为广域网授权频谱技术，重点面向户外应用场景，WiFi 6为局域网非授权频谱技术，重点面向户内应用场景，两者的应用优势各不相同。WiFi 6可改善5G通信在户内场景穿透性差、覆盖率低、功耗高等问题，5G可改善WiFi 6在户外场景无法实现大量设备远距传输的问题，两者将逐步形成互补共存关系。

新兴应用场景不断增多

伴随着WiFi 6标准逐步应用推广，WiFi网络的高速率、低时延、低功耗等性能优势将更加突出，应用WiFi网络的新兴应用场景不断增多。

相比WiFi 4、WiFi 5等历代WiFi技术标准，WiFi 6在带宽、网络速率、网络时延、功耗等方面实现提升，从而进一步拓展WiFi技术应用场景。从WiFi技术的应用发展情况分析，第一阶段以手机、平板电脑、笔记本电脑等消费级电子终端为驱动，第二阶段以智能家居、智慧城市等物联网应用为驱动，第三阶段以虚拟现实、超高清视频应用等新一代高速率应用为驱动，而在WiFi 6技术标准发展推动下，WiFi技术向第三阶段迈进的步伐日益加快。

中国WiFi行业市场竞争格局

中国WiFi芯片厂商的发展水平与海外头部厂商相比有较大差距，仍需进一步提高，而WiFi 6为现阶段行业发展关键竞争点，WiFi 6相关网络设备、终端设备产品将不断增多。

中国厂商在WiFi芯片环节参与度最低：WiFi芯片市场集中度高，以海外厂商为主，中国厂商在WiFi芯片环节的参与度最低。在中国芯片厂商中，乐鑫科技在WiFi MCU芯片方面逐渐积累优势，华为在最新发布的AX3 WiFi路由器中应用其自研的凌霄系列芯片，中国厂商的发展步伐日渐加快，但和海外头部厂商相比仍有较大差距。

WiFi 6为现阶段行业发展关键竞争点：WiFi产业链各环节厂商陆续研发支持WiFi 6标准的产品，WiFi 6为现阶段行业发展关键竞争点。近两年来，支持WiFi 6标准的WLAN设备、路由器、手机终端产品受到市场高度关注，而在WiFi 6相关产品方面走在前列的厂商包括华为、小米、锐捷网络等。华为在路由器、WLAN设备、手机终端等方面均布局WiFi 6相关产品，其中以AirEngine系列WLAN设备发展最突出。小米在WiFi 6路由器、手机终端、智能家居设备等方面走在前列。

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12 个空间流与 256-QAM 调制。
2 2 个空间流与 256-QAM 调制。
3 3 个空间流与 64-QAM 调制。

Wi-Fi 已成为当今世界无处不在的技术，为数十亿设备提供连接，也是越来越多的用户上网接入的首选方式，并且有逐步取代有线接入的趋势。为适应新的业务应用和减小与有线网络带宽的差距，每一代 80211 的标准都在大幅度的提升其速率。

1997 年 IEEE 制定出第一个无线局域网标准 80211，数据传输速率仅有 2Mbps，但这个标准的诞生改变了用户的接入方式，使人们从线缆的束缚中解脱出来。

随着人们对网络传输速率的要求不断提升，在 1999 年 IEEE 发布了 80211b 标准。80211b 运行在 24 GHz 频段，传输速率为 11Mbit/s，是原始标准的 5 倍。同年，IEEE 又补充发布了 80211a 标准，采用了与原始标准相同的核心协议，工作频率为 5GHz，最大原始数据传输率 54Mbit/s，达到了现实网络中等吞吐量(20Mbit/s)的要求，由于 24GHz 频段已经被到处使用，采用 5GHz 频段让 80211a 具有更少冲突的优点。

2003 年，作为 80211a 标准的 OFDM 技术也被改编为在 24 GHz 频段运行，从而产生了 80211g，其载波的频率为 24GHz(跟 80211b 相同)，原始传送速度为 54Mbit/s， 净传输速度约为 247Mbit/s(跟 80211a 相同)。
对 Wi-Fi 影响比较重要的标准是 2009 年发布的 80211n，这个标准对 Wi-Fi 的传输和接入进行了重大改进，引入了 MIMO、安全加密等新概念和基于 MIMO 的一些高级功能 （如波束成形，空间复用），传输速度达到 600Mbit/s。 此外，80211n 也是第一个同时工作在 24 GHz 和 5 GHz 频段的Wi-Fi 技术。

然而，移动业务的快速发展和高密度接入对 Wi-Fi 网络的带宽提出了更高的要求，在2013 年发布的 80211ac 标准引入了更宽的射频带宽（提升至 160MHz）和更高阶的调制技术（256-QAM），传输速度高达 173Gbps，进一步提升 Wi-Fi 网络吞吐量。另外，在 2015 年发布了 80211ac wave2 标准，将波束成形和 MU-MIMO 等功能推向主流，提升 了系统接入容量。但遗憾的是 80211ac 仅支持 5GHz 频段的终端，削弱了 24GHz 频段下的用户体验。

然而，随着视频会议、无线互动 VR、移动教学等业务应用越来越丰富，Wi-Fi 接入终端越来越多，IoT 的发展更是带来了更多的移动终端接入无线网络，甚至以前接入终端较少的家庭 Wi-Fi 网络也将随着越来越多的智能家居设备的接入而变得拥挤。因此 Wi-Fi 网络仍需要不断提升速度，同时还需要考虑是否能接入更多的终端，适应不断扩大的客户端设备数量以及不同应用的用户体验需求。

下一代Wi-Fi 需要解决更多终端的接入导致整个Wi-Fi 网络效率降低的问题，早在2014 年 IEEE 80211 工作组就已经开始着手应对这一挑战， 预计在 2019 年正式推出的80211ax(下个章节介绍为什么叫 Wi-Fi 6)标准将引入上行 MU-MIMO、OFDMA 频分复用、1024-QAM 高阶编码等技术，将从频谱资源利用、多用户接入等方面解决网络容量和传输效率问题。目标是在密集用户环境中将用户的平均吞吐量相比如今的 Wi-Fi 5 提高至少4 倍，并发用户数提升 3 倍以上，因此，Wi-Fi 6(80211ax)也被称为高效无线（HEW）。

Wi-Fi 6 是下一代 80211ax 标准的简称。随着 Wi-Fi 标准的演进，WFA 为了便于 Wi- Fi 用户和设备厂商轻松了解其设备连接或支持的 Wi-Fi 型号，选择使用数字序号来对 Wi- Fi 重新命名。另一方面，选择新一代命名方法也是为了更好地突出 Wi-Fi 技术的重大进步， 它提供了大量新功能，包括增加的吞吐量和更快的速度、支持更多的并发连接等。根据 WFA 的公告，现在的 Wi-Fi 命名分别对应如下 80211 技术标准：

和以往每次发布新的 80211 标准一样，80211ax 也将兼容之前的 80211ac/n/g/a/b 标准，老的终端一样可以无缝接入 80211ax 网络。

4G 是移动网络高速率的代名词，同样，Wi-Fi 6 是无线局域网高速率的代名词，但这个高速率是怎么来的，由以下几个因素决定。

1空间流数量 空间流其实就是 AP 的天线，天线数越多，整机吞吐量也越大，就像高速公路的车道一样，8 车道一定会比 4 车道运输量更大。

表 2 不同 80211 标准对应的空间流数量 2Symbol 与 GI Symbol 就是时域上的传输信号，相邻的两个Symbol 之间需要有一定的空隙（GI），以避免 Symbol 之间的干扰。就像中国的高铁一样，每列车相当于一个 Symbol， 同一个车站发出的两列车之间一定要有一个时间间隙，否则两列车就可能会发生碰撞。不同 Wi-Fi 标准下的间隙也有不同，一般来说传输速度较快时 GI 需要适当增大，就像同一车道上两列 350KM/h 时速的高铁发车时间间隙要比时速 250KM/h 时速的高铁发车间隙要大一些。

表 3 80211 标准对应的 Symbol 与GI 数据
3编码方式 编码方式就是调制技术，即 1 个 Symbol 里面能承载的 bit 数量。从 Wi-Fi 1 到 Wi-Fi 6，每次调制技术的提升，都能至少给每条空间流速率带来 20%以上的提升。

表 4 80211 标准对应的 QAM 4码率 理论上应该是按照编码方式无损传输，但现实没有这么美好。传输时需要加入一些用于纠错的信息码，用冗余换取高可靠度。码率就是排除纠错码之后实际真实传输的数据码占理论值的比例。

表 5 80211 标准对应的码率 5有效子载波数量 载波类似于频域上的 Symbol，一个子载波承载一个 Symbol，不同调制方式及不同频宽下的子载波数量不一样。

表680211 标准对应的子载波数量
至此，我们可以计算一下 80211ac 与 80211ax 在 HT80 频宽下的单条空间流最大速率：

Wi-Fi 6(80211ax)继承了Wi-Fi 5(80211ac)的所有先进 MIMO 特性，并新增了许多针对高密部署场景的新特性。以下是Wi-Fi 6 的核心新特性：

下面详细描述这些核心新特性。

图 2-1 OFDM 工作模式 80211ax 中引入了一种更高效的数据传输模式，叫 OFDMA（因为 80211ax 支持上下行多用户模式，因此也可称为 MU-OFDMA），它通过将子载波分配给不同用户并在OFDM 系统中添加多址的方法来实现多用户复用信道资源。迄今为止，它已被许多无线技术采用，例如 3GPP LTE。此外，80211ax 标准也仿效 LTE，将最小的子信道称为“资源单位(Resource Unit，简称 RU)”，每个 RU 当中至少包含 26 个子载波，用户是根据时频资源块 RU 区分出来的。我们首先将整个信道的资源分成一个个小的固定大小的时频资源块 RU。在该模式下，用户的数据是承载在每一个 RU 上的，故从总的时频资源上来看，每一个时间片上，有可能有多个用户同时发送（如下图）。

图 2-2 OFDMA 工作模式 OFDMA 相比 OFDM 一般有三点好处：

图 2-3 不同子载波频域上的信道质量

因为 80211ac 及之前的标准都是占据整个信道传输数据的，如果有一个 QOS 数据包需要发送，其一定要等之前的发送者释放完整个信道才行，所以会存在较长的时延。在OFDMA 模式下，由于一个发送者只占据整个信道的部分资源，一次可以发送多个用户的数据，所以能够减少 QOS 节点接入的时延。

表 7不同频宽下的 RU 数量

图 2-4RU 在 20MHz 中的位置示意图 RU 数量越多，发送小包报文时多用户处理效率越高，吞吐量也越高，下图是仿真收益：

图 2-5 OFDMA 与 OFDM 模式下多用户吞吐量仿真

图 2-6 SU-MIMO 与 MU-MIMO 吞吐量差异

图 2-7 8x8 MU-MIMO AP 下行多用户模式调度顺序

图 2-8 多用户模式上行调度顺序 虽然 80211ax 标准允许OFDMA 与 MU-MIMO 同时使用，但不要 OFDMA 与 MU- MIMO 混淆。OFDMA 支持多用户通过细分信道（子信道）来提高并发效率，MU-MIMO 支持多用户通过使用不同的空间流来提高吞吐量。下表是 OFDMA 与 MU-MIMO 的对比：

表 8 OFDMA 与 MU-MIMO 对比

图 2-9 256-QAM 与 1024-QAM 的星座图对比 需要注意的是 80211ax 中成功使用 1024-QAM 调制取决于信道条件，更密的星座点距离需要更强大的 EVM（误差矢量幅度，用于量化无线电接收器或发射器在调制精度方面的性能）和接受灵敏度功能，并且信道质量要求高于其他调制类型。

图 2-10 80211 默认 CCA 门限
例如图 12，AP1 上的 STA1 正在传输数据，此时，AP2 也想向 STA2 发送数据，根据Wi-Fi 射频传输原理，需要先侦听信道是否空闲，CCA 门限值默认-82dBm，发现信道已被STA1 占用，那么 AP2 由于无法并行传输而推迟发送。实际上，所有的与 AP2 相关联的同信道客户端都将推迟发送。引入动态 CCA 门限调整机制，当 AP2 侦听到同频信道被占用时，可根据干扰强度调整 CCA 门限侦听范围（比如说从-82dBm 提升到-72dBm），规避干扰带来的影响，即可实现同频并发传输。

图 2-11 动态 CCA 门限调整 由于 Wi-Fi 客户端设备的移动性，Wi-Fi 网络中侦听到的同频干扰不是静态的，它会随着客户端设备的移动而改变，因此引入动态 CCA 机制是很有效的。80211ax 中引入了一种新的同频传输识别机制，叫 BSS Coloring 着色机制，在 PHY 报文头中添加 BSS color 字段对来自不同BSS 的数据进行“染色”，为每个通道分配一种颜色，该颜色标识一组不应干扰的基本服务集（BSS），接收端可以及早识别同频传输干扰信号并停止接收，避免浪费收发机时间。如果颜色相同，则认为是同一 BSS 内的干扰信号， 发送将推迟；如果颜色不同，则认为两者之间无干扰，两个 Wi-Fi 设备可同信道同频并行传输。以这种方式设计的网络，那些具有相同颜色的信道彼此相距很远，此时我们再利用动态CCA 机制将这种信号设置为不敏感，事实上它们之间也不太可能会相互干扰。

图 2-12 无BSS Color 机制与有BSS Color 机制对比

图 2-13 Long OFDM symbol 与窄带传输带来覆盖距离提升

前面的几大核心技术已经足够证明 80211ax 带来的高效传输和高密容量，但80211ax 也不是 Wi-Fi 的最终标准，这只是高效无线网络的开始，新标准的 80211ax 依然需要兼容老标准的设备，并考虑面向未来物联网络、绿色节能等方向的发展趋势。以下是 80211ax 标准的其他新特性：

下面详细描述这些新特性。

我们都知道 24GHz 频宽窄，且仅有 3 个 20MHz 的互不干扰信道（1,6 和 11），在 80211ac 标准中已经被抛弃，但是有一点不可否认的是 24GHz 仍然是一个可用的 Wi-Fi 频段，在很多场景下依然被广泛使用，因此，80211ax 标准中选择继续支持 24GHz，目的就是要充分利用这一频段特有的优势。

无线通信系统中，频率较高的信号比频率较低的信号更容易穿透障碍物，而频率越低， 波长越长，绕射能力越强，穿透能力越差，信号损失衰减越小，传输距离越远。虽然 5GHz 频段可带来更高的传播速度，但信号衰减也越大，所以传输距离比 24GHz 要短。因此，我们在部署高密无线网络时，24GHz 频段除了用于兼容老旧设备，还有一个很大的作用就是边缘区域覆盖补盲。

现阶段仍有数以亿计的 24GHz 设备在线使用，就算如今成为潮流的 IoT 网络设备也使用的 24GHz 频段，对有些流量不大的业务场景（如电子围栏、资产管理等），终端设备非常多，使用成本更低的仅支持 24GHz 的终端是一个性价比非常高的选择。

图 2-14 广播目标唤醒时间 *** 作

为什么要 Wi-Fi 6(80211ax)

80211ax 设计之初就是为了适用于高密度无线接入和高容量无线业务，比如室外大型公共场所、高密场馆、室内高密无线办公、电子教室等场景。

图 3-1 高密高带宽应用场景 在这些场景中，接入Wi-Fi 网络的客户端设备将呈现巨大增长，另外，还在不断增加的语音及视频流量也对 Wi-Fi 网络带来调整，根据预测，到 2020 年全球移动视频流量将占移动数据流量的 50%以上，其中有 80%以上的移动流量将会通过 Wi-Fi 承载。我们都知道 4K 视频流（带宽要求 30Mbps/人）、语音流（时延小于 30ms）、VR 流（带宽要求 50Mbps/人，时延 10~20ms）对带宽和时延是十分敏感的，如果网络拥塞或重传导致传输延时，将对用户体验带来较大影响。而现有的Wi-Fi 5（80211ac）网络虽然也能提供大带宽能力，但是随着接入密度的不断上升，吞吐量性能遇到瓶颈。而Wi-Fi 6 （80211ax）网络通过 OFDMA、UL MU-MIMO、1024-QAM 等技术使这些服务比以前更可靠，不但支持接入更多的客户端，同时还能均衡每用户带宽。比如说电子教室，以前如果是 100 多位学生的大课授课形式，传输视频或是上下行的交互挑战都比较大，而80211ax 网络将轻松应对该场景。

5G 与 Wi-Fi 6(80211ax)的共存关系

这不是一个新颖的话题，在 1999 年~2000 年间，就有人提出 2G 将替代 Wi-Fi 的观点;2008 年~2009 年也出现了 4G 将代替 Wi-Fi 的猜测;现在又有人开始讨论 5G 代替 Wi- Fi 的话题了。可是，5G 与 Wi-Fi 的应用场景模式是不相同的。Wi-Fi 主要用于室内环境， 而 5G 则是一种广域网技术，它在室外的应用场景更多。所以我们相信 Wi-Fi 和 5G 将长期共存下去。我们从以下几个角度进一步分析：

假设 5G 技术取代 Wi-Fi，那么就必须推出无限流量的套餐，否则费用会远远大于宽带的使用的费用，更何况目前宽带的价格一年比一年低，谁也不会去选择更贵的 5G。在目前的 4G 时代无限流量的套餐就是个噱头，三大运营商都纷纷推出过无限流量的套餐，当时流量超出套餐的流量之后，网络会自动将为 2G 模式，最高速度只有 128Kbps，这个速度看视频不如看漫画，因此所谓的无限流量只是个无稽之谈。

5G 网络技术采用的是超高频频谱（5G 网络频段: 24GHz~52GHz；4G 网络频段:18GHz~26GHz，不包括 24GHz），前面已经提到，频率越高衍射现象越弱，穿越障碍的 能力也就越弱，所以 5G 信号是很容易衰弱的。如果保持 5G 信号的覆盖需要比 4G 建设更多的基站。而且由于信号的衰减，如果在大楼的内部，隔着几道墙，信号衰减就更加严重了。 再有个极端的例子就是地下室，Wi-Fi 网络可以将路由器通过有线连接放入地下室产生信号， 但是 5G 网络是不可能覆盖到所有大楼的地下室的，单就这一个弊端，5G 也无法取代 Wi- Fi。另外，现在几乎所有智能设备都有 Wi-Fi 模块，大多数物联网设备也配备了 Wi-Fi 模块， 出口只用一个公网 IP 地址，局域网内部占用大量地址也没关系，用户在自己的 Wi-Fi 网络下管理这些设备都很方便，而用 5G 势必会占用更多公网的 IP 地址。

带宽 x 频谱效率 x 终端数量 = 总容量。

5G 的优点在于它的载波聚合技术，提升了频谱利用率，大大提升了网络容量。在 3G/4G 时代，当用户在人群密集的场所如地铁、车站等地方使用手机上网时，可以明显感觉到上网延迟变大，网速变慢。而在 5G 时代，随着网络容量大幅提升上述现象带来的影响明显降低。也正是这样的特性，让人们觉得 5G 网络下可以无限量接入，但很多人忽视了一点，那就是随着物联网时代的到来，入网设备的数量也在大幅提升，如果真的所有的上网设备都直连区域内的基站，这条 5G 高速路再宽也得堵死啊！而要想降低基站塔的负担，就必须依靠Wi-Fi 来做分流。

移动设备厂商宣传的 5G 最重要的 3 个特征是高速度、大容量、低时延，其实最新一代的 Wi-Fi 速率比 5G 还要快，最新的 80211ax（Wi-Fi 6）单流峰值速率 12Gbps（5G 网络峰值速率 1Gbps），平均来看，Wi-Fi 每升级一代所用的时间大约只是移动网络的一半左右，所以从最新的Wi-Fi 6 开始，速率会持续领先于移动网络。

办公、物流、商业、智能家居等各行各业都在走向无线化，首先要做的就是把设备、人员、终端等全部联网使用。假设 5G 替代了 Wi-Fi 的存在，那么未来的所有联网终端都需要配备一张类似手机 SIM 卡的东西才可以上网。这一个理由也注定了目前在室内场景 5G 是不可能取代Wi-Fi 的。类似的设备还有 VR、游戏机、电子阅读器、机顶盒等等……

大家都知道手机、pad 等移动终端都是用的电池，大家通常都认为电池的耐用性与安装的业务，和使用频率有关，但人们往往忽略了一点，终端的各种移动信号接入质量好与差也 与电池耗电量有关。当信号变差时，移动终端为了确保给用户提供一个良好的体验，会自动增加发射功率来提升信号质量，这就导致电池耗电量增加。由于 Wi-Fi 的信号源基本是在室内范围，而 5G 信号在室外几十公里外的基站，这样就导致移动终端上传数据时，Wi-Fi 的传送距离远远小于 5G 信号。通常情况下 5G 的通信距离是 Wi-Fi 的几千倍以上，这样就需要手机的信号发射强度大大增加，这就增加了耗电量。曾经有人做过实验，以 4G 为例，使用网络数据半小时，Wi-Fi 会比移动网络节省 5%的电量。另外，最新一代的 Wi-Fi 6 (80211ax)支持 TWT 功能，可以在业务需要时自动唤醒，在业务不适用时自动休眠，进一步节省了电量。

因此，目前所面临的这些问题使得 5G 还无法彻底取代 Wi-Fi，更多的是与 Wi-Fi 进行深度融合，因此使用 Wi-Fi 的企业和用户并不用过于慌张。今天的 Wi-Fi 已不再是一个提供无线网络的设备，更多的应该被视为企业数字化转型的必备设施或中央枢纽。例如目前绝大部分的智慧零售、智慧物流、智慧办公等解决方案的中央枢纽就是 Wi-Fi 网络。

参考：
关于WiFi 6技术，这篇说得最详细
不同的 Wi-Fi 协议和数据速率
HZ （物理单位

在不少人感觉WiFi 5尚且够用的当下，新一代WiFi 6网络究竟能为人们生活带来哪些改变

5G网络建设全面提速的当下，WiFi 6网络已悄然而至，越来越多的路由器厂商发布基于WiFi 6网络的新一代产品，似乎督促人们——你家路由器该换了，网络该升级了。可问题是WiFi 6真的已经到了全面普及的时候了吗？在不少人感觉WiFi 5尚且够用的当下，新一代WiFi 6网络究竟能为人们生活带来哪些改变

速度并非唯一核心竞争力

提到WiFi 6，除了命名规则的改变外，大多数人第一反应依旧是速度方面的提升，诚然，由80211ax更名而来的WiFi 6比上一代WiFi速度提高了接近四成，最高的速度甚至可以达到11Gbit/s。

WiFi 6拥有完整的8×8 MU-MIMO

WiFi 6与WiFi 5都支持20/40/80/80+80/160MHz频带，不过WiFi 5只涉及5GHz频段，而WiFi 6则覆盖24GHz和5GHz频段，低速设备和高速设备都有所覆盖，调制模式上WiFi 5是256-QAM，WiFi-6是1024-QAM，前者的数据流最大支持4个，后者则最大支持8个，因此WiFi 5的理论吞吐量可以做到35Gbps，而WiFi 6则可以做到惊人的96Gbps。

除了速度方面的提升外，相对于WiFi 5最多支持的最大规格是4×4 MU-MIMO，WiFi 6拥有8×8 MU-MIMO，可以同时向8个终端共享上行、下行的MU-MIMO数据包。同时，OFDMA将帧结构重新设计，细分成若干资源单元（RU），从而为多个用户服务。用卡车拉货来形容OFDMA技术，在原先的OFDM技术中（11n/ac中使用的方案）是按订单发货。无论货物多少，来一单发一趟车，空载率会很高。而OFDMA技术会将多个订单聚合在一起。让卡车尽量满载上路，这样就使得运输效率大大提高了。

而在整个WiFi 6网络构建中，分布式WiFi架构无疑是WiFi 6的核心优势，采用分布式WiFi或布置Pod in Every Room能够更好地实现整个住宅的网络覆盖，这意味着终端设备无论是2G或者5G，都可以使用一个唯一的SSID来访问所有房间的设备和网络。为实现真正互联的智能家居，增强的Pod in Every Room设计可作为最佳方案，以便利用物联网通信技术实现分布式WiFi架构。利用WiFi6，所有设备可以在多个通道中与无线路由器通信。对于拥有数十甚至上百个终端设备的智能家居用户而言，WiFi 6会是非常不错的选择。

随着智能家居的逐步推广，我们的路由器上连接的往往不仅有手机、电脑等对网络需求比较高的终端，也会有各种对带宽要求不明显的智能家居设备。这些设备一定程度上也会影响我们的网络状态，特别是当他们传输数据的时候，一定程度上也会拖慢网络的响应速度，为此WiFi 6引入了TWT也就是Target Wake Time机制。

TWT机制是专门针对低速设备实行的

TWT机制是专门针对低速设备实行的，主要是面向对网络带宽要求不高的智能家居产品，例如只配置有24GHz频段、20MHz频带的WiFi设备等。路由器提前对不同的低速设备进行唤醒时间排序，避免同时唤醒多个设备引起网络堵塞，这也是一种优化网络带宽利用率的技术手段。

积极备战的芯片厂商

WiFi 6网络的特性更符合当下智能家居与智能 汽车 等新兴领域应用需求，其推动整个无线硬件更迭的同时，也意味着庞大的市场红利，上游芯片厂商布局动作其实是非常快的。

2018年底，在Qualcomm的技术日上，高通宣布将其最新的Wi-Fi 6解决方案推向市场。2019年2月16日，高通在MWC中推出了全新高通 汽车 WiFi 6芯片QCA6696，可帮助高通骁龙产品完成对 汽车 4G和5G平台的补充。博通更是早在2017年就宣布推出了基于80211ax的BCM43684/BCM43694/BCM4375，满足下载速率提升4倍，上传提升6倍的标准设计，而全球首款WiFi 6手机三星Galaxy S10便是使用的博通最新BCM4375芯片。

除了上面两家布局较早的芯片巨头外，联发科在今年1月的时候推出了最新用于家庭和企业网络服务的WiFi 6智能连接芯片组，该芯片组将支持一系列包括无线接入点、路由器、网关和中继器等产品，为整个智能家居带来更快、更可靠的连接性能，针对智能家居市场的意图非常明确。

值得一提的是在MWC 2019上，华为展示了其首款商用WiFi 6产品的下一代设计，支持无线VR，AR，8K高清视频传输和桌面云应用等超宽带需求场景，将WiFi 6产品与应用端需求有机结合在了一起，有力推动了WiFi 6网络的落地。

抢先行动的路由器

每一代WiFi技术大众化进程中，路由器这样的基础通信设备厂商总是先行者。目前已经有华硕、网件等厂商推出了支持WiFi6技术的旗舰级无线路由器，偏高的初始售价或许让大众消费者可望而不可及，但有了基础设施后，WiFi 6网络才能加速大众化进程。

RT-AX92U AX6100M三频千兆WiFi 6无线路由器Mesh套装售价逼近4000元

尤其是分布式WiFi架构本身属于WiFi 6的核心亮点，不少路由器厂商都针对该技术更新打造了Mesh产品，Netgear的Orbi Mesh Wi-Fi“奥妙”网状系统、华硕的AiMesh系统等都给市场留下了极深印象。大户型、广覆盖以及无缝切换等应用特性，让Mesh路由套件成为WiFi 6时代路由器阵营最耀眼的明星。

除了Mesh套件外，Netgear、华硕等品牌都抓住时机推出了定位主流消费市场的WiFi 6产品，Netgear最入门的AX4（RAX40,AX3000）将其WiFi 6产品门槛降至19999美元，而华硕RT-AX88U也打出了2499元的售价。一贯以来价格相对较低的TP-Link则传出消息将针对主流市场推出AX1800/AX1500两款售价1000元内的产品，

终端设备与网络环境的尴尬

先行一步的路由器让人们看到市场厂商对WiFi 6网络的态度，但除了路由器外，PC、手机、平板、智能电视等终端设备同样是用户体验并使用WiFi 6网络的先决条件，可目前的状况是英特尔今年4月初才正式发布了首款WiFi 6网卡,内部采用Intel Wireless AX22260 NIC芯片，而Killer(Rivet Networks也是在4月中旬才推出支持WiFi 6标准的网卡Killer WiFi 6 AX1650，这意味着笔记本要全面升级到WiFi 6恐怕还要等一段时间，目前仅有联想T490/T490s/T590、惠普EliteBook x360等少数几款笔记本支持WiFi 6网络。

智能手机算是网络规格更迭升级较早的终端设备了，三星的Galaxy S10系列手机成为首批支持Wi-Fi6的智能手机，而从6月底确认到的消息看，目前只有高端旗舰处理器如骁龙855、海思980等才支持WiFi 6，也就意味着只有部分旗舰级智能手机才能让用户率先体验并使用WiFi 6网络。

前只有高端旗舰处理器如骁龙855、海思980等才支持WiFi 6

除当下支持WiFi 6的终端设备数量较少、定位较高外，基础网络也是WiFi 6落地的关键。假如你家里是10M的光纤，就算用了WiFi 6达到满速也只是1MB的下载速度而已，当然，随着家庭宽带提速降费以及光纤入户渗透率的不断提升，基础网络环境比将为WiFi 6落地提供有力支撑。

写在最后：静候WiFi 6爆发

无线网络标准的更迭事关全局，因而通常需要较长的时间才能真正实现全产业链的更迭替换，当初80211ac网络早在2012年初就发布了，实际上全网络环境升级到2017年〜2018年才基本实现，WiFi 6想要全面普及，恐怕同样需要较长的时间驱动。从这个角度看，如果用户目前的路由器只支持WiFi 4（80211n）或更早的标准，不妨先将其升级到支持WiFi 5，等WiFi 6路由器降价和终端设备普时再考虑WiFi 6会更具实际意义。

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