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家庭或室内移动设备的应用对于Wi-Fi的需求持续上升，每年支持Wi-Fi连接的终端的数量快速递增，基于Wi-Fi的大容量和高速率的应用也日益普及，例如在线视频播放、图像视频的分享、联网游戏等都消耗大量的带宽。Wi-Fi作为室内网络应用的主要通信手段，在技术上的主流演进方向是更高密度的连接数量和更高的性能。本节首先介绍的802.11ax就是Wi-Fi下一代更高速率的技术标准，另一个技术802.11ad是在60GHz上支持Wi-Fi技术，在60GHz上通过更大的带宽来获得高性能的传送速率。
在办公室或家庭有线网络已经出现了万兆（10 Gbit/s）的速率，无线网络也在向更高速率和更多用户密集的应用场景演进。2013年3月IEEE工作组成立，2014年工作组开始正式新的802.11ax标准的研究和定义。到了2019年，市场中已经有支持802.11ax的商用产品。
前面提到的802.11ac标准，它仍沿用原来基本的载波侦听（CSMA）和冲突避免（CA）机制。虽然数据传送速率已经达到了1 Gbit/s以上，但在用户密集的场景中使用802.11ac时，无线网络的吞吐量在有大量的用户接入并竞争信道的时候就会严重下降。针对新的Wi-Fi应用需求，IEEE 802.11ax在物理层和MAC层的改进目标就是关注高密集场景下的性能和用户体验，这是因为无线网络在这几年得到了飞速的发展，无线设备的数量和种类迅猛增长，在更多的场景中，无线业务对Wi-Fi连接的带宽和质量都有了越来越高的要求。
802.11ax的理论速率能达到9.6Gbit/s，这样能把网络中无线终端的数据传送速率在802.11ac的基础上再提升39%。这些改进是通过提升频谱效率、提供更好的抗干扰能力以及优化媒介访问方式等措施来实现的。支持IEEE 802.11ax的设备也能与在相同无线网络环境中的旧的Wi-Fi设备兼容和共存，即支持新的802.11ax的设备能够与802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、802.11ac的设备互相传递数据报文。下面是802.11ax关键技术的介绍。
首先802.11ax要解决的是刚才提到的密集用户接入后影响性能的问题。对于现有的IEEE 802.11标准，它本质上是典型的单用户接入方式。当一个站点获得媒介访问机会并传送数据的时候，其他站点只能等待一定时间后才能重新开始竞争。当有很多用户接入的时候，现有的机制就会造成很大的网络拥塞和延迟。IEEE 802.11ax是在物理层支持OFDMA（正交频分复用多址）技术来解决这个问题。OFDMA是基于OFDM方式的多址接入，类似于FDMA（频分复用多址）起到的多址作用。OFDM中的各个子载波（即子信道）互相独立，每一个子载波都可以有自己的编码和调制方式，以及不同的发射功率。OFDMA技术可以给每一个连接的无线终端分配一个或多个子载波。在分配了足够多子信道的情况下，无线终端接入的碰撞概率就会大幅度减小，多个无线终端能够同时在不同的子信道上传送数据。
OFDMA在技术应用时，各个无线终端使用的子载波不一定是连续的，而是允许根据子载波的占用情况进行灵活分配。这种技术的设计可以让OFDMA比FDMA有更好的灵活性，极大地提高了频带利用率。具体做法是把子载波分成多个组，每个组作为独立的资源单元（Resource Unit，RU），根据信道状态和业务的需求，资源单元被分给不同的无线设备，这种独立的资源单元的方式能有效提高抗干扰性并缓解信号衰减的影响。
AP可以根据用户的性能调整对应的资源单元的分配。例如，在下行方向传输数据时，如果有些用户的性能较低，AP可以降低性能较好的用户的发射功率，然后增强性能较低的用户资源单元的发射功率，以此来提升整个下行的吞吐量。对于上行（即从终端到AP的方向）来说，这种机制是聚集多个用户的资源单元来进行总体处理，让AP侧能获得整体上更高的信噪比。例如，通常无线终端的发送功率是低于AP的，这种不对称的发射功率会降低整个上行的吞吐量以及BSS服务的范围。上行的OFDMA的方式就可以弥补这种发射功率的非对称性，AP能够对上行发射功率较弱的无线终端重新调整资源单位的分配来改进无线终端在上行的信噪比。
802.11ax在上行和下行的物理层都采用MU-MIMO技术，这样能同时支持更多的用户。前面提到802.11n是首次把SU-MIMO用到了无线网络，提升了系统的吞吐量。接着802.11ac引入了MU-MINO技术，支持3个以上最多8个空间数据流，数据传送速率超过了1Gbit/s。但是802.11ac只支持下行链路的MU-MINO。到了802.11ax标准，除了下行的MU-MINO，也支持上行的MU-MINO。
在调制方式上面，802.11ax继续使用高阶的1024QAM。虽然最新的802.11ac技术实现上也有厂家申明支持1024QAM，但毕竟市场中这样的产品比较少。到了802.11ax，1024QAM就是必须的要求了。1024QAM传输每个符号需要10bit的数据，有更高的调制效率，同时对噪声也就更敏感。
在业界已经有很多厂商在积极开发802.11ax的路由器和AP。例如华为发布了基于802.11ax的X-Gen方案，即AP7060DN的无线接入点AP，它支持8×8 MU-MIMO技术、OFDMA空分复用技术和1024QAM调制解调，将现有AP的无线带宽提升3倍，并发用户数量提升4倍。在2018年12月，网络解决方案提供商Aruba推出了基于802.11ax标准的物联网无线AP以及为802.11ax优化的接入交换机，这款无线AP不仅支持最新的802.11ax标准，而且符合最新的WPA3和Enhanced Open安全标准。
2018年Wi-Fi联盟对传统的802.11标准的命名方式做了改变，例如基于802.11ax标准的最新一代Wi-Fi设备称为Wi-Fi 6设备，Wi-Fi 5的命名是基于802.11ac标准，而Wi-Fi 4的命名是基于802.11n标准。Wi-Fi设备上的用户界面图标用来识别网络连接的生成，这些图标将显示Wi-Fi信号指示器和连接的数值。用户在不同的Wi-Fi网络之间移动时，图标会进行调整。例如当用户设备显示带有数字6的信号指示符图标，表示设备正在使用Wi-Fi 6连接。
802.11ad是工作在60GHz频段的毫米波的Wi-Fi标准。它的标准化工作是从2009年1月启动，英特尔等芯片厂商在IEEE 802委员会中成立了标准制定工作小组TG ad，在802.11n协议的基础上制定60GHz频段的WLAN技术协议。
2010年5月，WiGig1.0标准被IEEE 802.11ad小组确定为802.11ad的标准基础。经过多次修订后，在2012年12月，802.11ad小组完成标准的制定工作，正式颁布“无线局域网补篇：60GHz频段超高速吞吐量的增强”，目标是将Wi-Fi无线传输数据的性能提升到7 Gbit/s，并且充分保证端到端的QoS的服务质量。
不同于已有的Wi-Fi标准都是基于2.4GHz频段或者5GHz频段，60GHz是802.11新增的工作频段，选用60GHz也是因为对短距离下的高速数据传输有了更高的需求。在全球各个国家，60GHz频段具备的可使用的频谱比2.4GHz频段以及5GHz频段都要多，例如2.4GHz目前可用的频谱只有83.5MHz。对于60GHz频段分布来说，一般是从57～64GHz，这样就有7GHz带宽的物理频谱，比目前短距离的无线通信的带宽都要宽很多。60GHz频谱也是被分割成多个信道来工作的，信道的划分也更有灵活性。从信道带宽的角度来说，60GHz无线信道的通信带宽为2500MHz，超宽带（Ultra Wideband，UWB）技术为520MHz，802.11n则是40MHz。
根据欧美和日本等地区的规定，60GHz的全向辐射功率通常为10～100 W，而802.11n在应用的时候一般为100 mW，802.11ac则可以达到200～1000 mW。根据香农公式，即最大信息传送速率 C = W log2（1+ S/N ），式中 W 是信道带宽（赫兹）， S 是信号功率（瓦）， N 是噪声功率（瓦），传输带宽和信号发射功率增加都能够提升系统传输的信息量。60GHz在信道带宽和发射功率上的定义，使它的最大传输速率可以达到1～7 Gbit/s。
在讲述802.11ad的关键技术之前，先介绍一下60GHz作为毫米波的物理特性。毫米波通信是指以毫米波作为载体而进行的数据传输的通信。毫米波介于厘米波（例如目前的2.4GHz或5GHz的Wi-Fi标准）和光波之间，它是指波长为1～10mm、频率为30～300GHz的电磁波。毫米波在大气传播过程中的衰减主要是由于氧气和水蒸气的吸收，例如水蒸气吸收在164～200GHz频段的信号，而60GHz频段附近的57～64GHz频段是一个氧气吸收的峰值带，氧气吸收损耗大，信号就迅速衰减。在60GHz频段因氧气产生的吸收损耗可能高达7～15.5dB/km。
毫米波对云、雾、烟和尘埃的穿透能力较强，有比较好的穿透等离子体的能力。但在雨水中毫米波的衰减就比较严重。电磁波的频率越高，波长则越短，这样电磁波在空间传输过程中的衍射和绕射能力就越弱，60GHz毫米波的波长较短，这样绕射能力较差，在传输过程中容易因为障碍物的遮挡影响传输距离和信号覆盖范围。所以如何改善衰落特性和支持较长距离的有效通信是毫米波通信的关键。
毫米波窗口有比较大的频宽范围，它可以利用的带宽进行数据传输的容量比微波约大10倍，所以适合电视图像传输以及多路数据通信。
毫米波的路径损耗比较严重，根据弗里斯自由空间的传播公式，电磁波的传播损耗随着频率成二次方变化。60GHz信号在1 m的距离内会有78 dB的衰减，相比2.4GHz信号，相同的距离下60GHz信号会有28 dB的额外衰减。
与低频信号的传输相比，不同障碍物对毫米波信号有更大的衰减。例如有测量表明金属类物体对60GHz信号的衰减在40 dB以上，而人体作为障碍物使60GHz信号的衰减在20 dB以上。
基于60GHz信号传输的特点，它只能适合短距离视距通信，并且需要一定的措施来提升系统性能。例如进行定向发射和接收，它能减小信号的多径时延传送，提高通信的安全性和抗干扰性；在60GHz通信的时候，布置相应的中继进行组网，可以帮助60GHz的信号绕过障碍物，提高通信的有效性；支持空间复用可以提升数据传输的网络容量等。
早在1979年，世界无线电管理委员会（WARC-79）对通信频率做了重要的改动，把通信频率扩展到40GHz以上。这也是因为低频段的频谱越来越拥挤，高频段有极大的潜力。但60GHz的无线通信刚开始的时候只是用于军用目的。在1996年，毫米波通信工作组（Millimeter Wave Communications Working Group）第一次向FCC（Federal Communications Commission）建议采用这一频段。从2000年开始，日本、澳大利亚、欧盟等国家和地区陆续开放了60GHz的频谱资源，划分了几个GHz的免许可频段，例如中国的频段为59～64GHz，欧洲为57～66GHz，北美和韩国为57～64GHz，日本为59～66GHz。
全球各国的学术研究或标准集团都相继高度关注这个频段的技术标准和发展演进。例如60GHz的无线通信技术有WirelessHD；由Intel、Broadcom、Atheros、Marvell等厂商推动成立的名为Wireless Gigabit Alliance（WiGig）的产业联盟；以及IEEE802.15.3c、IEEE802.11ad、ECMA-387的无线通信标准。
WirelessHD是2006年10月由索尼、松下、三星等6个公司联合成立的工作组，目的是为了在电视、机顶盒、录像机、影碟播放机等设备之间开发一种无线数字高清传输技术。在2008年1月，WirelessHD联盟发布了高清视频传输标准WirelessHD 1.0版本，它的速率可以达到4 Gbit/s，理论速率可以高达25 Gbit/s。
WiGig联盟是2009年5月成立，目的是建立个人电脑、手持设备、消费电子等设备之间互连互通的无线网络环境。2009年12月，联盟发布了WiGig 1.0的标准，该版本支持7Gbit/s的数据传输速率，兼容IEEE 802.11标准，比802.11n的速率高10倍以上，同时在物理层上提供了低功耗和高性能传输的标准定义。2013年，Wi-Fi联盟与WiGig联盟合并，为短距离无线传输提供包含应用层在内的完整解决方案。在2013年9月，Wi-Fi联盟发布了WiGig CERTIFICATED的认证标识，为支持WiGig技术的产品提供认证标准。与WirelessHD相比，WiGig的优势之一是与Wi-Fi有很好的融合，当终端离AP比较远的时候，系统可以把无线连接切换到802.11n，使得设备仍然能保持数据通信的传送；而当终端离AP比较近的时候，系统可以切回到60GHz频段，从而获得更高的传输速率。
前面提到，2010年5月，WiGig 1.0标准被IEEE 802.11ad小组确定为802.11ad的标准基础，并在2012年12月，802.11ad小组完成标准的制定工作。和802.11ac物理层相比，802.11ad最大的区别是定义了两个物理层的调制编码方式，即单载波SC （Single Carrier）和多载波OFDM （可选）。前面介绍的OFDM对多径效应有更好的信号处理效果，加上对QAM调制以及低密度奇偶校验（Low-Density Parity-Check，LDPC）码编码的实现，则支持的数据速率可以最高达到7 Gbit/s。但在802.11ad中把OFDM作为可选的物理层规范，其中一个主要原因是因为60GHz下信号传播的多径效应引起的时延远远低于2.4GHz以及5GHz，例如传送距离为2 m的时候最大时延只有5 ns左右，那么原来在802.11ac以及802.11ax必须要使用的OFDM调制方式已经没有那么重要的作用了。而单载波技术的采用可以减轻功耗，能够支持低功率发送，以及低成本设计的手持设备，例如设备的平均发射功率可以低至150 mW。单载波模式下最高可以支持高达4.6Gbit/s的数据传输速率。
虽然802.11ad标准有新的物理层的规范，但与原来的802.11标准相比，仍有相近的物理层结构的定义，例如物理层结构包含短训练序列域（Short Training Field，STF）、信道估计域、数据包头、数据和可选的波束成形训练序列域等。
下面是802.11ad在物理层上的主要技术特点。
1）定义最大的信道带宽可以达到2.16GHz，物理层的数据传输速率可以达到7Gbit/s。
2）支持两种物理层编码，即单载波（Single Carrier，SC）和多载波OFDM （可选）。如上面所述，单载波可以适用于低功耗和低速率的场合，而OFDM是可选的，能支持更高的吞吐量。
3）支持的调制技术包含了旋转调制、差分调制、扩展QPSK等方式。
4）支持低密度奇偶校验码来获得较高增益、较低复杂度和低时延的效果。
5）支持波束成形技术来补偿60GHz频段上的路径损耗，支持超过10 m的数据传输距离。通过波束成形技术，发射端的天线能快速自动指向接收设备来确定最佳的传播路径，例如两个直接通信的设备可以微调天线的设置来提升信号传输的质量和数据传输速率；如果设备之间的视线距离内有其他障碍物时，设备也可以快速通过反射信号来建立新的传播路径。
低密度奇偶校验码（Low Density Parity Check Code，LDPC）在新一代无线通信技术的发展中得到了高度关注，例如它在移动通信的5G技术、光通信、卫星通信、深空通信、高速数字用户线等通信领域都有很好的应用前景，是目前信道编码领域的重要技术，相对于现代通信中另一种关键的编码技术Turbo，LDPC在许多场景下具有替代Turbo编码的可能性。
LDPC是麻省理工学院Robert Gallager于1963年在博士论文中提出的一种具有稀疏校验矩阵的分组纠错码（Linear Block Codes），它对大多数的信道都适用，是目前编码技术的研究热点。它的译码简单，能够并行操作，适合通过硬件实现，并且性能逼近香农极限。但是在Gallager博士提出后，因为当时硬件的计算能力不足，没有得到真正的应用。在1996年，D MacKay、M Neal等人对它重新研究的时候，发现LDPC码具有诸多优点，即逼近香农极限的性能、译码复杂度低和可并行译码，另外对于译码错误具有可检测性等，LDP C很快成为信道编码理论的重点研究对象。
对于802.11ad的天线设计来说，因为波长短，所以它可以采用比微波小得多的天线。小天线的空间分辨率较高、波束窄、方向性强，能减少线路间的干扰，有较强的抗干扰能力。
在802.11ad的MAC层的变化主要是支持新的组网方式，支持三频段的无缝切换以及增强的功率管理技术。
802.11ad新的组网方式是指允许两个无线站点之间可以直接通信，称为个人基本服务集（Personal Basic Service Set，PBSS）。这样对于短距离的高速数据传输将有很好的效果，例如视频业务、快速文件传输等应用需求。
三频段设备无缝切换技术可以让802.11ad的设备通过快速会话迁移（Fast Session Transfer）在三个频段之间（IEEE 802.11ad与IEEE 802.11a/b/g/n/ac的2.4GHz和5GHz频段）进行无缝切换，这是802.11ad在多频段工作方式下的特有功能。例如在802.11ad信号质量变差的情况下，设备能够切换到2.4GHz或5GHz频段上继续传输数据。另外也可以根据数据传输的业务类型以及传播的环境进行频段的选择来完成无线功能需求。这个技术能显著提升用户体验，用户使用三频段设备的时候可以无缝地在Wi-Fi网络中进行切换而不影响业务运行，如果60GHz的信号质量恢复，则用户还可以回到原来的高频段上进行高速率的数据传输。
增强的功率管理技术就是通过有效调度媒介接入来减少设备的功耗，从而达到节能的效果。原来802.11的信道竞争机制并没有对节能功能有特别的技术支持。例如两个直接通信的设备在被调度期间进行数据传输，如果在调度的间隙，设备可以进入休眠状态，这样能有效减少设备的功耗而延长电源的使用时间。
802.11ad在室内应用的时候，可以用于家庭环境中短距离的高带宽需求的高清视频传输，以及房间内的设备之间高速的数据传输通道。
IEEE 802.11的802.11ay任务组在2015年成立，负责定义物理层和MAC的标准，目的是在802.11ad之后定义下一代基于60GHz毫米波的高速率Wi-Fi标准。目前版本的理论速率可以达到176Gbit/s，传输距离可达300～500m，支持的频宽可以达到8.64GHz。
802.11ay在60GHz频段附近可以支持2.16GHz、4.32GHz、6.48GHz、8.64GHz多个频谱带宽。2.16GHz频谱带宽的中心频率是58.32GHz、60.48GHz、62.64GHz、64.80GHz、66.96GHz和69.12GHz，对应的信道是从1到6。如前所述，802.11ad只使用2.16GHz的信道带宽进行传输，而802.11ay支持信道绑定来提高吞吐量，例如至少绑定2个连续的2.16GHz带宽。
2018年10月高通宣布推出了60GHz WiFi芯片组系列，QCA64x8和QCA64x1，这是市场中首个支持802.11ay的芯片组方案。可以预测，支持802.11ay的无线路由器可能在2020年出现，同时802.11ay标准认证可能将在2020年就绪。