一起來學(xué)802.11物理層測試標(biāo)準(zhǔn)—2024版修訂內(nèi)容

一晃有半年多的時間沒有更新Wi-Fi的標(biāo)準(zhǔn)了。上一篇還是去年的11月份，對802.11-2020版本的最后一個正文章節(jié)802.11aj的學(xué)習(xí)：Wi-Fi中的中國標(biāo)準(zhǔn)—802.11aj?。

2025年4月，IEEE出版了802.11-2024版本：

802.11-2024?- IEEE Standard for Information Technology--Telecommunications and Information Exchange between Systems Local and Metropolitan Area Networks--Specific Requirements Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications

這一版本是對我們之前學(xué)習(xí)的802.11-2020版本的修訂。不光是進行了技術(shù)上的修正和澄清，還對現(xiàn)有MAC和PHY功能進行了增強。2021年至2024年發(fā)布的第1至第7修正案也已被納入其中：

?802.11ax-2021(Amendment?1)?802.11ay-2021(Amendment?2)?802.11ba-2021(Amendment?3)?802.11az-2022(Amendment?4)?802.11bd-2022(Amendment?5)?802.11bb-2023(Amendment?6)?802.11bc-2024(Amendment?7)

今天就來概括性地了解一下各個修正案的名稱和內(nèi)容，都有哪些新東西，以及是如何向后兼容的。

01、802.11ax—High-efficiency (HE)

7個修訂案中，第一個802.11ax是大家最為熟悉的。802.11ax也稱Wi-Fi 6/6E，學(xué)名HE：High efficiency，已經(jīng)廣泛商用。在2024版本的第26和27章分別對其MAC和PHY進行了定義。這里來了解一下它跟之前的11系列的一些關(guān)聯(lián)。

首先它的物理層技術(shù)基礎(chǔ)：

2.4 GHz頻段：HE的物理層基于第19章定義的11n（HT）的物理層，而HT物理層又基于第17章定義的11a的OFDM物理層；

5 GHz頻段：HE的物理層基于第21章定義的11ac（VHT）的物理層，VHT物理層又是基于第19章的HT物理層，HT物理層又基于17章的OFDM物理層；

6 GHz頻段：HE的物理層直接基于17章定義的11a的OFDM物理層。

它的關(guān)鍵技術(shù)特性有：

多用戶增強

下行MU-MIMO支持每資源單元（RU）最大8用戶；

支持下行/上行OFDMA及上行MU-MIMO；

MU-MIMO傳輸可在PPDU帶寬的子載波塊（≥106子載波的RU）上實現(xiàn)；

單MU-MIMO RU內(nèi)：最大8用戶，每用戶最多4個空時流，總空時流數(shù)不超過8個；

信道帶寬支持

支持20/40/80/160 MHz連續(xù)信道帶寬；

支持80+80 MHz非連續(xù)信道帶寬（取決于頻段和設(shè)備能力）；

時域參數(shù)

保護間隔（GI）時長：0.8 μs / 1.6 μs / 3.2 μs；

HE-LTF符號時長（不含GI）：3.2 μs (1x) / 6.4 μs (2x) / 12.8 μs (4x)；

DFT周期：pre-HE字段3.2 μs，HE字段12.8 μs。

頻域與調(diào)制特性

數(shù)據(jù)子載波間隔為VHT物理層和HT物理層的四分之一（256子載波/80MHz）；

調(diào)制方式：BPSK、BPSK DCM、QPSK、QPSK DCM、16-QAM、16-QAM DCM、64-QAM、256-QAM、1024-QAM；

前向糾錯（FEC）：卷積編碼/LDPC編碼，編碼率1/2, 2/3, 3/4, 5/6。

02、802.11ay—Enhanced directional multi-gigabit (EDMG)

還記得我們之前學(xué)習(xí)過的802.11ad-DMG：

一起來學(xué)802.11物理層測試標(biāo)準(zhǔn)（11ad-DMG-1）

一起來學(xué)802.11物理層測試標(biāo)準(zhǔn)（11ad-DMG-2）

一起來學(xué)802.11物理層測試標(biāo)準(zhǔn)（11ad-DMG-3）

一起來學(xué)802.11物理層測試標(biāo)準(zhǔn)（11ad-DMG-4）

那么2024版本中第28章定義了11ay EDMG，它是基于11ad的DMG物理層技術(shù)的，802.11ad（WiGig）和802.11ay都是在60GHz頻段上運行的毫米波無線局域網(wǎng)技術(shù)，但802.11ay能顯著提高性能。802.11ad支持高達7Gbps的單流傳輸，而802.11ay則通過MIMO和信道聚合提高了傳輸速率，最高可達40Gbps。此外，802.11ay還提高了覆蓋范圍（300-500米，而11ad為10米以內(nèi)）、可靠性和多用戶能力，使其更適合AR/VR、無線回程和8K視頻流等數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用。 因此，與802.11ad 相比，802.11ay在吞吐量、效率和用例支持方面都有大幅提升。

具體支持的物理層能力如下：

多空時流傳輸

下行多用戶(MU)傳輸

支持4.32 GHz/6.48 GHz/8.64 GHz單信道及2.16+2.16 GHz/4.32+4.32 GHz信道聚合的PPDU傳輸

2.16+2.16 GHz與4.32+4.32 GHz信道組合可連續(xù)或非連續(xù)

單站點(STA)最大空間流數(shù)：8流

MU PPDU傳輸最大支持8站點

對于2.16+2.16 GHz傳輸：每2.16 GHz信道最大4空間流

對于4.32+4.32 GHz傳輸：每4.32 GHz信道最大4空間流

03、802.11ba—Wake-Up Radio (WUR)?Operation

2024版本的第29和30章定義了802.11ba，喚醒無線電：Wake-Up Radio (WUR)。那么這個技術(shù)的起因和目的是什么呢？我們在前面學(xué)習(xí)過Wi-Fi中的IoT標(biāo)準(zhǔn)—802.11ah。隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備芯片組成本的降低，大規(guī)模部署物聯(lián)網(wǎng)的一個瓶頸可能是為這些芯片組提供能源的能力。許多用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的設(shè)備只會在極少數(shù)情況下（比如一天幾次）發(fā)送和接收極少量的數(shù)據(jù)。?在許多情況下，紐扣電池中的能量足以滿足此類設(shè)備在整個生命周期內(nèi)的所有有效通信。 問題是，在這種情況下，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備不知道何時會接收到數(shù)據(jù)，因此必須執(zhí)行耗能掃描來檢測數(shù)據(jù)包的存在。

讓主接收器，以下稱為主連接無線電（PCR）及時喚醒的訣竅是添加一個小型配套接收器，其唯一目的就是喚醒PCR，小型配套接收機稱為喚醒接收機（WURx）。

WRU與其他章節(jié)的關(guān)系，除了29、30章的要求外，支持WUR PHY 規(guī)范的STA還應(yīng)支持發(fā)送和接收符合以下 PHY 規(guī)范強制要求的 PPDU：

如果WUR STA是非HT STA，則應(yīng)遵守17章的規(guī)定；

如果WUR STA是HT STA，則參照19章；

參照第21章（如果WUR STA是VHT STA）

參照第27章（如果WUR STA是HE STA）

也就是說，WUR不是獨立存在的一個設(shè)備，而是基于之前的11a，11n，11ac和11ax的。所以WRU工作在2.4GHz和5GHz頻段。40MHz的WUR FDMA PPDU的發(fā)射機工作在2.4GHz和5GHz頻段，而80MHz的WUR FDMA PPDU的發(fā)射機工作在5GHz頻段。WUR AP應(yīng)支持傳輸 WUR 基本 PPDU。WUR 非AP STA應(yīng)支持接收WUR基本PPDU。

WUR PHY支持62.5 kb/s低數(shù)據(jù)速率（LDR）和250 kb/s的高數(shù)據(jù)速率 (HDR) 。使用WUR編碼。WUR PHY支持20 MHz、可選的40 MHz和 80MHz連續(xù)信道寬度，具體取決于頻段和能力。

WUR PHY對WUR-Sync和WUR-Data字段使用開關(guān)鍵控（OOK）調(diào)制。WUR OOK 調(diào)制可通過使用多載波開-關(guān)鍵控（MC-OOK）調(diào)制技術(shù)生成。當(dāng)使用MC-OOK產(chǎn)生WUR OOK信號時，MC-OOK應(yīng)使用13個連續(xù)的子載波，以20 MHz信道為中心，子載波間距為312.5 MHz，中心子載波為空。子載波可采用BPSK、QPSK、16-QAM、64-QAM或256-QAM調(diào)制。

04、802.11az—Enhancements for Positioning

IEEE 802.11az將定位協(xié)議集成到主流的IEEE 802.11ax（Wi-Fi 6）中，同時提供額外的優(yōu)勢，如安全性和真實性。與IEEE 標(biāo)準(zhǔn)802.11-2020相比，802.11az能以更高的精度進行絕對和相對位置估計，降低無線介質(zhì)利用率和功耗，可擴展至密集部署，并包含安全功能。

Wi-Fi 定位協(xié)議目前有三代標(biāo)準(zhǔn)，并正在開發(fā)第四代。第一代是基于RSSI（接收信號強度），例如Wi-Fi 4，精度相對較低，僅為10-15米。 第二代被稱為REVmc FTM（精細定時測量），基于ToF（飛行時間），如Wi-Fi 5，在帶寬高達160MHz的情況下精度為1-2米。REVmc FTM現(xiàn)已應(yīng)用于許多移動設(shè)備，并得到多家企業(yè)網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商的支持。

IEEE 802.11az是第三代產(chǎn)品，可實現(xiàn)1米以下的精度，目前剛剛進入市場。 它支持MIMO，并提供企業(yè)級MAC和PHY安全性。展望未來，802.11bk目前正在開發(fā)中，它使用320MHz Wi-Fi 7信道定義802.11定位，有望將精度進一步提高到0.1米以下的水平。

05、802.11bd—Enhancements for?Next Generation V2X (NGV)

IEEE 802.11bd標(biāo)準(zhǔn)是現(xiàn)有IEEE 802.11p的演進擴展。11p在歐洲 ETSI ITS-G5和美國DSRC V2X系統(tǒng)中使用。802.11bd可以與現(xiàn)有IEEE 802.11p 實現(xiàn)完全向后兼容和互操作。可使用相同的信道，而不會影響基于802.11p的現(xiàn)有設(shè)備性能。而11bd可以進一步提高現(xiàn)有和未來設(shè)備應(yīng)用的能力，同時提供一些額外的資源。

IEEE 802.11bd中新增加的功能可提高接入層的穩(wěn)健性和通信范圍，并可提高可用數(shù)據(jù)速率，以支持合作式智能交通系統(tǒng)中即將出現(xiàn)的應(yīng)用，如集體感知服務(wù) (CPS) 和機動合作服務(wù) (MCS) 應(yīng)用。 目前在部署802.11p方面的所有投資也將用于IEEE 802.11bd。此外，一些改進可直接應(yīng)用于現(xiàn)有的基于IEEE 802.11p的系統(tǒng)，并使已開發(fā)的11bd 系統(tǒng)受益。

NGV的物理層技術(shù)與之前的版本有何聯(lián)系呢？2024版本的第31和32章分別定義了NGV的MAC和PHY層特性。除32章的要求外，

NGV STA還應(yīng)能夠發(fā)送和接收第17章（11a）規(guī)定的10 MHz PPDU；

NGV PHY主要基于第21章定義的11ac VHT PHY，而VHT PHY 又基于第19章定義的11n HT PHY，HT PHY 又進一步基于第17章定義的 OFDM PHY；

NGV PHY 的preamble結(jié)構(gòu)、BPSK-雙載波調(diào)制（DCM）和中導(dǎo)碼結(jié)構(gòu)基于第27章定義的11ax HE PHY；

NGV PHY 支持10 MHz和連續(xù)20 MHz信道帶寬；

NGV PHY 數(shù)據(jù)子載波頻率間隔是21章和19章分別定義的VHT PHY和HT PHY子載波頻率間隔的一半；

NGV PHY 數(shù)據(jù)子載波使用BPSK、BPSK-DCM、QPSK、16-QAM、64-QAM和256QAM進行調(diào)制；

NGV PHY preamble為卷積編碼；NGV PHY 數(shù)據(jù)有效載荷為LDPC編碼。不使用STBC。

06、802.11bb—Light Communications（LC）

IEEE 802.11bb?標(biāo)準(zhǔn)定義了使用光波進行無線通信的物理層規(guī)范和系統(tǒng)架構(gòu)。它是一種基于視距光的無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，為 Li-Fi 設(shè)備定義了可互操作的通信協(xié)議。 該標(biāo)準(zhǔn)的通信速度比Wi-Fi更快。這項新標(biāo)準(zhǔn)為Li-Fi 技術(shù)的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，并為Li-Fi系統(tǒng)與Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)互操作性鋪平了道路。802.11bb由IEEE 802.11 Light Communications Task Group（IEEE 802.11 光通信工作組）負責(zé)開發(fā)。于2023年6月完成。

Li-Fi是一種利用光而非無線電頻率傳輸數(shù)據(jù)的無線技術(shù)。通過利用光頻譜，Li-Fi可以實現(xiàn)更快、更可靠的無線通信，與Wi-Fi和5G等傳統(tǒng)技術(shù)相比，具有無與倫比的安全性。802.11bb標(biāo)準(zhǔn)描述了利用近紅外800到 1000 nm 波段的光來實現(xiàn)10 Mbit/s到9.6 Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，并在具有不同功能的設(shè)備之間實現(xiàn)互操作性。

2024版本在第33章中對其物理層（PHY）和介質(zhì)訪問控制層（MAC）進行定義。它的物理層規(guī)定了具有強度調(diào)制（IM：intensity modulation）和直接檢測（DD：direct detection）光接口的光通信（LC）正交頻分復(fù)用（OFDM）系統(tǒng)的物理層實體。

LC PHY提供三種支持之一： HT、VHT或HE。支持HT、VHT或HE的LC PHY應(yīng)分別符合第19章、21章、27章中定義的HT、VHT或HE PHY的要求，但第33章中取代這些要求的要求除外。

07、802.11bc—Enhanced Broadcast Services（EBCS）

增強廣播服務(wù)（EBCS）是IEEE 802.11工作組內(nèi)的一項新倡議，考慮在基于802.11的網(wǎng)絡(luò)中增強廣播服務(wù)。該倡議在2018年3月的會議上以技術(shù)興趣小組 (TIG) 的形式啟動，隨后轉(zhuǎn)變?yōu)檠芯啃〗M (SG)。IEEE標(biāo)準(zhǔn)委員會于2018年12月批準(zhǔn)了該項目。因此在IEEE 802.11內(nèi)創(chuàng)建了一個新的任務(wù)組TGbc。

所以這個新的增強廣播服務(wù)工作組（IEEE 802.11 TGbc）就開始了新修正案的起草。注意在2024版本的所有修正中，只有11bc沒有對物理層的修正，而只是規(guī)定了對MAC層的修改。但EBCS DL和EBCS UL不與11ad DMG、11aj CDMG和11ay EDMG一起運行。

在發(fā)射器和接收器之間有關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)設(shè)施BSS中，以及在發(fā)射器和接收器之間沒有關(guān)聯(lián)的情況下，11bc都能增強廣播數(shù)據(jù)的傳輸和接收。為廣播數(shù)據(jù)幀引入了來源真實性保護。EBCS程序包括EBCS DL程序和EBCS UL程序。在EBCS DL程序中，EBCS數(shù)據(jù)幀由EBCS接入點廣播給一個或多個EBCS 接收機。通過EBCS UL程序，EBCS數(shù)據(jù)幀由一個EBCS非AP STA廣播給一個或多個EBCS中繼STA，隨后傳送到指定目的地。MBSS（mesh basic service set）或GLK（general link）不支持EBCS程序。