隨著物聯網和大數據時代的到來，對于更快速、更穩定的無線網絡需求日益增長。為了應對這一需求，WiFi 6作為最新一代無線網絡技術的代表，引入了一系列先進的機制，其中包括CSMA/CA、CCA和BSS Coloring。本文從通信物理層算法，MAC協議角度對這三個策略原理機制進行通透的闡明，帶您更加深入地理解WiFi 6背后的關鍵概念和原理。

1. CSMA/CA:CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，沖突避免的載波偵聽多路訪問）

在wifi6之前，wifi系統采用CSMA/CA機制，避免信道干擾。CSMA/CA 工作流程如下：

（1）檢測信道是否空閑。通過檢測信道上的信號功率與設定功率門限值比較得出結論，下文細講如何判斷信道空閑（CCA機制）。若空閑則準備發射數據，否則繼續等待。

（2）若信道空閑，則發射設備向目標設備發射RTS(request to send)請求發送，目標設備回復CTS(clear to send)。發送設備發射數據，目標設備回復ACK信號。見下圖。

2. CCA(Clear Channel Assessment 空閑信道評估)

首先我們要搞清楚一個概念就是信道底噪，信道底噪概念接近于RF接收天線的底噪，常用計算方法：（-174+信號帶寬對數+噪聲系數，單位dBm），是計算接收機靈敏度的噪聲部分。通常CCA有兩個門限一個信號檢測門限（Signal Detect，SD），一個是能量檢測門限（Energy Detect,ED）。

信號檢測門限(CCA-SD)：用于檢測信道中是否有802.11信號的前導碼，由于前導碼是周期性時域信號，也是所有802.11物理包共用的，可以用相關算法檢測出來。只要信噪比SNR>4dB，就是前導碼功率與底噪功率比值>4dB。

能量檢測門限（CCA-ED）：通常為高于信號檢測門限(CCA-SD)20dB,CCA-ED=CCA-SD+20dB。

判斷信道是否忙，通常把接收信號功率與信號檢測門限，能量檢測門限比較判斷，各個設備商不一樣。

3. BSS coloring

3.1 BSS color 標記

BSS coloring 策略就是不同AP 有不同的身份標記，在PHY就是6bits bss color 標記。該標記在PHY PPDU的前頭HE-SIG-A的HE-SIG-A1中共6bits。放在這個位置的原因是接收機不用對整個PPDU解包，就可以直接判斷。BSS color 標記見下圖。HE-SIG-A在PPDU包中的位置，參考802.11 spec。

HE-SIG-A 分為2部分HE-SIG-A1，HE-SIG-A2,各26bits，HE-SIG-A1在前。BSS color 信息在HE-SIG-A1，B8-B13中，見下圖，參考802.11 spec。

3.2 利用BSS color 標記加強空間復用提高系統容量

下圖中不同數字符號表示不同WiFi 設備所使用信道分布圖。

若沒有BSS coloring，以36信道為例子，則周圍綠線和藍線使用36信道設備會對左上角的使用36信道設備產生干擾，導致左上角設備一直認為信道被占用，不發包。使用BSS coloring機制后，不同顏色的BSS coloring，如綠線連接使用36信道的設備不會造成干擾，只有紅線連接的兩個使用36信道設備會互相干擾。這與在BSS color 下CCA 評估信道空閑方法變化有關。

在BSS color 機制下，接收端接收到數據包，計算接收信號功率，并解調判斷HE-SIG-A1中的BSS color 字段，并判斷是否與相關聯的AP一致，如果一致則認為信號來于MYBSS，這時判斷信道干擾門限標準就比較低，例如使用上文提到的CCA信號檢測門限（CCA-SD）標準，把接收信號功率于CCA-SD比較，判斷信道是否空閑，若接收信號功率高于信號檢測門限則認為信道忙。若BSS color 字段與相關聯的AP不一致，則認為信號來自OBSS（Overlapping Basic Service Sets），判斷信道是否空閑的門限標準要比CCA信號檢測門限高，可以采用CCA-ED門限，這個門限可以自適應調整，這樣就不輕易認為存在信道干擾，而不敢發包。從而提高空間復用。

下圖（參考cisco圖）中左邊是wifi4，5判斷信道干擾方法，沒有BSS 機制，判斷信道空閑同一采用CCA-SD 門限，這樣很輕易就判斷信道忙。而右邊圖是wifi6 采用BSS color 用兩個門限，如果解析HE-SIG-A的BSS color 字段是與相關聯的AP 一致則采用 CCA-SD 門限判斷信道是否空閑，否則用CCA-ED判斷信道是否空閑。

WiFi 6的引入為無線網絡提供了更高的速度、更低的延遲和更好的容量，同時也提供了一系列創新的技術機制。通過深入理解WiFi 6中的CSMA/CA、CCA和BSS Coloring等關鍵概念和原理，我們能夠更好地把握無線網絡的性能和穩定性，并為未來的網絡發展做出更有價值的貢獻。隨著技術的不斷創新和演進，我們可以期待WiFi 6在物聯網、云計算等領域的廣泛應用，為我們的數字化生活帶來更好的體驗和便利。