802.11ax讓Wi-Fi“高速公路”與“塞車”說拜拜
設想以下場景:當你參加某場規模巨大的發布會時,一個激動人心的新聞點突然出現,于是你閃了許多照準備發到朋友圈。可惜幾乎所有人同時都在這樣做,一時間會場的Wi-Fi網絡變得比牛車還慢。不得已,你只好斷開免費的Wi-Fi鏈接,改用付費的4G流量,即使那些照片的總大小可能高達上百M——實在沒時間等Wi-Fi網速回復正常水平了,畢竟再磨蹭一會兒,新聞可就變舊聞嘍。
本文引用地址:http://www.j9360.com/article/201710/367457.htm為什么Wi-Fi一到重要時刻就會掉鏈子“塞車”?因為這是802.11ac特性使然。802.11ac當然提供了非常快速的鏈接,但這一性能通常對低密度用戶環境比較有效,在用戶非常密集的環境中,802.11ac能夠提供的實際數據吞吐量就會顯著降低。因此,新一代的Wi-Fi標準802.11ax標準做出了改變,其目的就是要提高擁擠網絡空間中的數據吞吐量。那么802.11ax為提高數據吞吐量究竟做出了哪些重要改變,在提高擁擠網絡空間中的數據吞吐量的同時,還使得傳輸速率比上一代Wi-Fi標準提升了四倍之多呢?
高效PHY機制
新的Wi-Fi規范為802.11ax的物理層帶來了重大變化。但該規范仍可向后兼容802.11a/b/g/n和/ac設備,因此802.11ax STA可以與傳統STA相互發送或接收數據。802.11ax STA傳輸時,這些傳統客戶還能夠解調和解碼802.11 ax數據包(但并非整個802.11ax數據包)報頭和退避。
802.11ax標準將對2.4GHz和5GHz帶寬進行規范。此標準明確定義了四倍大的FFT,乘以副載波的數量。但是,802.11ax標準提供的一個重要變化是副載波間隔減少到此前802.11修訂版中副載波間隔的四分之一,同時保留了現有的信道帶寬。
OFDM(正交頻分多路復用)符號持續時間和循環前綴也增長了四倍,原始鏈接數據率保持與802.11ac相同,但提高了在室內/戶外及混合環境下的效率和穩健性。但此標準的確規定了室內環境下的1024-QAM和更低的循環前綴比率,這將提升最大數據速率。
多用戶作業:MU-MIMO和OFDMA
802.11ax標準具備兩種作業模式,分別為單用戶模式與多用戶模式。
單用戶:在這個序列模式下,無線工作站(STA)在獲得媒體訪問權后一次發送并接收一個數據。
多用戶:此模式允許多個非接入點STA的同時操作。該標準進一步將此模式分為下行和上行多用戶模式。下行多用戶模式是指接入點同時為多個相關無線STA提供的數據,現行802.11ac標準也包含此功能;上行多用戶模式是指數據從多個STA到AP的同步傳輸,這是802.11ax標準的新增功能,以往任何版本的Wi-Fi標準皆不具備這項功能。
在多用戶操作模式下,802.11ax還規定了兩種能夠在一定區域內多路傳輸更多用戶的方式:多用戶MIMO和正交頻分多址(OFDMA)。在這兩種方法中,AP作為中央控制器控制多用戶操作的各個方面,這與LTE蜂窩基站控制多個用戶的多路復用相似。802.11ax AP還可將MU-MIMO與OFDMA操作結合起來。
MU-MIMO
802.11ax設備借鑒了802.11ac的執行經驗,將使用波束成形技術同步將數據包發送至不同空間的用戶。換言之,AP會計算每個用戶的信道矩陣,并同時將波束導向不同的用戶——每路波束包含針對其目標用戶的特定數據包。802.11ax一次可支持8個多用戶MIMO傳輸包的發送,而802.11ac一次只可支持4個MIMO數據包。而且,每次MU-MIMO傳輸都可能有自己的調制和解碼集(MCS)和不同數量的空間串流。
OFDMA
802.11ax所采用的在相同信道帶寬中服務更多用戶的另一執行技術是OFDMA。基于802.11ac已經使用的現有正交頻分多路復用(OFDM)數字調制方案,802.11ax標準進一步將特定的副載波集分配給個體用戶,即它將現有的802.11信道(20、40、80和160MHz頻寬)分為帶有預定義數量的副載波的更小子信道。802.11ax標準將最小子信道稱為資源單元(RU),最少包含26個副載波。AP依據多個用戶的通信需求決定如何分配信道,始終在下行方向分配所有可用的資源單元。它可能一次將整個信道僅分配給一個用戶——與802.11ac當前功能相同——或者它可能對其進行分區,以便同時服務多個用戶。
在密集用戶環境下,許多用戶通常無力爭奪信道的使用機會,現在正交頻分多址使用更小巧——但更具專用性的子信道同時服務多個用戶,因此提升了每個用戶的平均數據吞吐量。802.11ax系統可能通過不同的資源單元規模實現信道的多路復用。對于每一20MHz帶寬,信道的最小部分可容納9個用戶。
Qorvo最新Wi-Fi解決方案為802.11ax奠定基礎
802.11ax標準將在不同的頻率網絡中提供大幅提升的容量,進而轉化為更多的數據、更多的設備和更多的服務。去年ABI Research預測,到2021年,802.11ax將占到預計出貨的210億個Wi-Fi芯片組的近60%。
為滿足802.11ax日益升高的市場需求,Qorvo最近推出的Wi-Fi FEM系列憑借其對802.11ac和Wave 2 1024QAM的支持,為802.11ax奠定了基礎。該系列中的5GHz FEM每條數據流的吞吐量超過1.2 Gbps(最多8條數據流),是目前可實現的最高數據速率。這些功能滿足了802.11ax的基本要求,例如多用戶多輸入/多輸出(MU-MIMO)、擴展的范圍和高吞吐量,以及容量更密集的正交頻分多址(OFDMA)調制。
值得一提的是,在最新Wi-Fi解決方案中,Qorvo的BAW技術解決了散熱問題,提高了諧波合規性和帶緣性能,支持在整個分配頻譜范圍內進行廣泛的功率傳輸,為Wi-Fi應用實現了最大范圍和可靠吞吐量。
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