WiFi 6在没有智能管理的情况下潜力有限

By Bill McFarland

WiFi 6 终于走进了消费者的家中。 如果行业预测成立，这项技术将成为这十年的主要趋势之一。 就在今年，Wi-Fi 联盟预计将向消费者、商业实体和政府机构出货近 20 亿台 WiFi 6 设备。 有很多关于 WiFi 6 改变消费者体验和连接环境的议论。 隐藏在所有兴奋中的是一个警告：WiFi 6 的好坏取决于控制它的系统。

尽管取得了所有突破，但如果没有对家庭 WiFi 网络的智能管理和优化，该技术的新功能将无法充分发挥其潜力。为了在拥挤的家庭网络环境中真正改善客户体验，WiFi 6 需要额外的工具，例如网络优化和控制。

以下是一些顶级WiFi功能的分析，我们预计会出现的问题，以及如何解决这些问题。

160 MHz 信道带宽

大多数 WiFi 6 设备预计将支持 160 MHz 信道，而 WiFi 5 具有该功能，但很少有 WiFi 5 设备超过 80 MHz。理论上，由于通道宽度加倍会使吞吐量加倍，因此客户将体验到两倍的下载速度、两倍的分辨率等。

问题在于，在包括美国在内的大多数国家/地区，目前只有两个独立的 160 MHz 频道可用，使用较小带宽的设备也共享这些频道。对于密集环境来说，这将成为一个大问题，其中许多竞争设备或不同用户使用的重叠信道将产生严重干扰。

缓解此问题需要特定的网络配置。首先，需要感知和预测160 MHz传输的80 MHz子信道上的干扰，从而智能地进行信道分配和带宽选择。此外，重要的是要考虑环境中的完整干扰情况，以便可以在公寓大楼（或邻近家庭）中优化信道分配，并将其分配到最需要的地方。

这种配置不能通过本地管理的网络实现，必须通过云集中处理。例如，在公寓大楼中，云平台将分析负载和设备类型等因素，并考虑每个接入点 (AP) 网络中存在的历史和当前客户端和负载集。根据这些数据和分析，该平台随后会为整个建筑中的每个 AP 分配信道带宽。

为了尽量减少相邻单元之间的冲突，频道也可以“平铺”。如果无法避免频道重用，优化平台将分析历史活动，以选择可以共享频道且问题最少的公寓。

OFDMA

这一宏大的 WiFi 6 功能通过将信道细分为从一个 AP 并行传输的较小频率分配（资源单元）来提高效率和容量，以便单次传输可以与大量设备进行通信。这消除了 802.11 数据包开销和时间浪费，特别是对于涉及物联网和其他低数据速率设备的传输。

问题在于，只有当大量物联网设备共享一个 AP 时，OFDMA 才能提高效率。在当今的智能家居中，情况并非总是如此，其中网络已演变为涉及网状网络、中继器或多个网关的多 AP 拓扑。

如果只是允许客户端连接到最近的 AP，则每个 AP 将没有足够的设备来分组到 OFDMA 传输中。然而，强制客户端连接到远程 AP 会导致数据速率下降。这意味着 OFDMA 操作将需要严格的优化和客户端引导。

OFDMA 感知客户端转向背后的原因很复杂。它需要一个集中的智能网络控制器来了解哪些 AP 和客户端具有 WiFi 6 功能，将历史观测数据考虑在内，并对每个客户端的数据需求做出前瞻预测。

然后，控制器需要根据功能、流量负载、信号强度和设备的数据使用情况，对每个设备应连接到哪个 AP 做出优化选择。最后，控制器需要能够操纵每个设备——使用特定于该设备类型的操纵机制——并将其保持在正确的 AP 上，即使它不是最近的 AP。

目标唤醒时间

目标唤醒时间 (TWT) 可提高仅偶尔或低占空比传输的设备的电池寿命。 AP 为每个客户端预留了一个时间窗口，用于唤醒、快速通信和返回睡眠状态，同时保持预留的空中时间不受其他通信的影响。

在家庭网络中，多个 AP 经常运行在同一个频道上，这意味着多个 AP 可能会尝试为不同的设备调度相同的 TWT。为避免重叠，基于云的中央调度器将需要协调同信道 AP 的 TWT 周期。为了在家庭网络的每个 AP 上创建优化的 TWT 安排，调度器需要知道所有 TWT 客户端的传输要求、AP 之间的共享信道、哪些客户端连接到哪个 AP 以及 AP 和客户端之间的信号强度。

在公寓大楼中，优化器还可以查看它控制的所有重叠网络，并规划整个建筑物中的 TWT 分配和组。控制器会考虑哪些公寓相互干扰的数据，以及每间公寓的客户端能力和负载要求。

处理附近接入点之间的争用。 （来源：IEEE）

6 GHz 频率

6 GHz 频谱的低功率和高功率使用都会出现问题。由于低功率传输 (18dBm/63mW) 无法传输那么远或那么高的数据速率，因此优化系统将需要更复杂的多 AP 配置来选择合适的网络拓扑、频率分配、和客户指导选项。另一方面，要使用自动频率控制 (AFC) 系统（允许 30dBm/1 瓦），传输需要避开附近微波系统使用的任何频道。这涉及与智能控制器的通信，该控制器可以查找 FCC 数据库、考虑地理数据、计算干扰水平，然后将指令发送回 AP。

对于任一模式，控制器在分配网络无线电资源之前必须考虑客户端类型、负载和能力等因素。根据网络中客户端的能力，将 AP 的无线电之一置于 6 GHz 频段并不总是最佳选择。例如，将 6 GHz 信道用于回程连接可能有助于回程，但它可能会从 5 GHz 频带中夺走 AP 中的高性能无线电。因此，不具备 6 GHz 功能的高性能客户端可能会以较低的速度连接，实际上会降低家庭体验。

谨慎乐观

家庭网络将继续变得更加拥挤和复杂。美国家庭平均已经拥有 14.5 台联网设备。预计到 2023 年，全球智能设备出货量将增长到 14 亿台。 WiFi 6 的时机再好不过了。

然而，如果没有智能管理和优化家庭网络，WiFi 6 将无法实现其承诺。为了让连接的新时代不负众望，需要解决技术的局限性。这是一项复杂的任务，但只要有正确的解决方案，它就可以实现。

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