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超高数据吞吐量
802.11AC是新一代WI-FI技 术 ,将 为 市 场 注 入 一
股 令 人 振 奋 的 力 量 ,激 发 乐 观 情 绪 。
移动终端数量与日俱增、无线化趋势所向披靡以及Wi-Fi用途日益
广泛等因素都加重了消费者和企业对新一代突破性技术的期盼。然
而 ,作 为 新 一 代 技 术 ,802.11ac究竟能否不 负 众 望 ,取 得 真 正 的 技 术 突
破?
简介
802.11ac亦被称为超高 数 据 吞 吐 量( VHT) 技 术 ,目 前 IEEE尚 在 草 拟 修 订 中 。该 技
术意在突破1 Gbps大 关 ,以 提 高 Wi-Fi的频谱效率,并进一步优化802.11n实现的各种
先进功能——MIMO无线射频、更高信道带宽以及更快Wi-Fi速度。
802.11n大幅提升了容量和可靠性,让许多非常之重要的新型Wi-Fi应用得到发
展。这些应用在过去因为无法预测的无线链路一直被搁置。802.11ac将继续推进这
一趋势,促进在网络边缘优先使用无线系统而非固网连接。802.11ac还将掀起新一
轮 无 线 局 域 网( WLAN)增长高潮。然而,在揭开轰轰烈烈的营销大幕之前,有待围
绕VHT展开进一步讨论。
理 论 上 讲 ,突 破 1Gbps大关是一个振奋人心的成就。乐观主义者(或记者)或许
一想到802.11ac将 能 实 现 的 数 据 率( 最 高 将 近 7Gbps)就会垂涎三尺。然而从现实的
角 度 ,应 将 802.11ac增强特性视为今后若干年的技术发展目标。短期内不会有明显
成 效 。同 802.11n一样,设备制造商将逐步实现802.11ac的 诸 多 功 能 ,最 终 全 面 支 持 所
有 特 性 。即 便 在 802.11n2.0版发布5年多后的今天,仍然只有一部分802.11n特性得到
实现;而在现实世界里,这些特性的利用还要受制于企业网络中的其他商业及技术
因 素( 电 池 工 作 时 间 、外 形 、应 用 、成 本 等 )。不 过 ,我 们 也 不 必 垂 头 丧 气 ,不 妨 先 来
看看802.11ac将为我们开启的光明未来。
Wi-Fi浪潮
同大多数新型Wi-Fi技术一样,802.11ac
将分阶段进入市场。下面简要介绍了前两
个阶段的情况以及先导用户需要注意的事
项。
第一阶段
时间:2013年上半年
内 容 :标 称
1.3 Gbps - 80
MHz信道,256-QAM,
最多3个空间流
原因: 第一代802.11ac AP专注于提高Wi-Fi
速度,其特性在仅包含一个或几个
AP的小型网络中颇具优势。在仅包
含几个AP的小型站点如住宅或小
型办公室,80MHz信道可提供出色
性 能 。但 在 多 AP部 署 中 ,宽 信 道 会
造成频谱资源浪费,加剧干扰,降
低 网 络 的 总 体 容 量 。高 阶 调 制 模 式
(256-QAM) 会 有 一 定 助 益 ,但 仅 限
于距离很短的连接。较之于当前的
802.11n产 品 ,其 实 际 效果甚微。
第二阶段
时间:2013年底,2014年初
内 容 :标 称 3+ Gbps - MU-MIMO,80/160 MHz
信道,256-QAM,3个以上空间流
原因: 第二阶段推出的AP将真正拉开与
802.11n的差距。对于因来自移动终
端的海量业务而不堪重负的企业网
络而言,第二代802.11ac AP的优越性
显著得多。尽管其超宽信道仍未能在
企业网络中体现出应有的价值,但
MU-MIMO可将移动业务密集型网络
的总体容量提高达两倍。这种网络灵
活扩展性和性能提升主要依靠AP升
级 ,而 不 要 求 对 移 动 客 户 端 的 功 能 进
行 重 大 改 变 ,从 而 满 足 对 成 本 、尺 寸
和功耗的限制。
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超高数据吞吐量
802.11AC是即将面市的新一代WI-FI技术
带来的益处可想而知。这 种 从 战 略 上 ,乃 至 近 乎 从 方向上 ,对
802.11ac施加的“限制”,将促使客户端设备及消费类无线设备
更加普遍地采用5GHz频段,从而造福于整个无线通信行业。过
去,Wi-Fi标准的注意力主要集中在2.4GHz频段
上 ;而 802.11ac
则标志只专注于5GHz频段的新时代的到来。(
参见表1)
在没有干扰的环境中,较之于5GHz系统,2.4GHz系统往往
能为低比特率应用提供更远的可用传输距离。但显然未来将要
求更高容量,只有5GHz系 统 才 能 提 供 这 样 的 高 容 量 。要 让 采 用
了更高信道带宽、更多空间流和更高阶调制模式的802.11ac充
分 发 挥 其 潜 力 ,我 们 需 要 提 供 比 2.4GHz频段
所能提供的更多的
带宽资源和更加畅通无阻的射频环境。(参
见表2)
超高数据吞吐量
人们对802.11ac的热议大多聚焦于其叹为观止的最高数
据率——6.933Gbps。但 是 ,同 802.11n一样,802.11ac包 含了一
长串让人眼花缭乱的调制编码 方 案( MCS),并 且 具 体 产 品
的实际最高数据率将取决于其采用的射频架构和支持的特
性。6.933Gbps依然可望而不可及。在 深 入 剖 析 802.11ac技术规
范 时 ,谨 记 以 802.11n为鉴不失为明智之举。802.11n特性的分阶
一系列专为大幅提高数据率而设计的关键增强特性为802.11ac
奠定了坚实的基础:
• 更宽信道带宽:80 MHz和160 MHz
• 更 多 空 间 流 :最 多 8个
• 更高效的调制模式:256-QAM
802.11ac实现的其他值得一提的改进:
• 仅适用于5 GHz频段
• 多 用 户 多 入 多 出( MU-MIMO)
• 简化发射波束成形
• 更大合并数据帧
• 等等
仅适用于5GHz频段
要说仅适用于5GHz频段是一个“增强特性”,乍 听 之 下 或 许
令人费解,但考虑到将Wi-Fi技术的重心从干扰严重的2.4 GHz频
段转至5GHz频段所能实现的巨大容量优势,该特性在总体上
表2
频段
频 谱 范 围( MHz) 总 可 用 频 谱 资 源( MHz)
非重叠信道数量**
20 MHz 40 MHz
2.4 GHz 2400 – 2483 83.5 3 1
5GHz 5150 – 5875* 495 24 11
*非连续,**不同国家不尽相同—所示为最大值
表1
标准
频 段( GHz)
信道带宽 最高数据率 射频架构 最大空间流数量
2.4 5
802.11b X 25 MHz 11 Mbps SISO 1
802.11g X 20 MHz 54 Mbps SISO 1
802.11a X 20 MHz 54 Mbps SISO 1
802.11n X X 20/40 MHz 600 Mbps MIMO 4
802.11ac X 20/40/80/160 MHz ~7 Gbps MIMO 8
注:目前中国地区5GHz频段仅开放5.8GHz(5.725-5.850)频 段
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超高数据吞吐量
802.11AC是即将面市的新一代WI-FI技术
段实现是一个漫长而又稳定的过程,理解这一点这有助于我们
为真实的802.11ac产品设立合乎实际的期望,而不管技术规范
是 多么令人惊 叹。
更高信道带宽
提高信道带宽是最简易的提高数据吞吐量的方法之
一。802.11ac便 抓 住 这 一 点 ,采 用 了 比 802.11a/b/g/n高得多的带
宽。
起初的802.11a/g技术规范采用了静态20MHz带 宽 ;后 来 ,
随着802.11n的问世,40MHz信道也得以实现。为了轻松提高数
据率,802.11ac同时引入了80MHz信道和160MHz信道——连续的
160MHz信道,或非连续的80+80MHz信道——以分别将数据率
提高至4.5倍和9倍。IEEE强制要求802.11ac系统支持80 MHz,而
160 MHz则 为 可 选 项 。( 参 见 表 3)
更高数据率固然意义重大,但我们不要忘了,Wi-Fi的应用
范围很广,从家庭无线路由器,到大型企业、仓库,再到酒店、
小型公共热点,再到大型服务提供商网络等,不一而足。显而
易 见 ,家 庭 用 户 是 80 MHz信道和160 MHz信道最大的受惠者,
因为在这种应用中,关键的设计目标是覆盖单个Wi-Fi蜂窝。而
对于企业,网络设计还必须考虑到信道重复使用、客户端设备
功 能 、应 用 、国家法规要求等因素。因此,带宽很高的信道则鲜
有使用。
表3
信道带宽
MCS 1 SS最高数据率 2 SS最高数据率
带宽提高倍数 数据率提高倍数
20 MHz 64-QAM, 5/6, 800 ns GI 65 130 - -
40 MHz 64-QAM, 5/6, 800 ns GI 135 270 2x 2.07x
80 MHz 64-QAM, 5/6, 800 ns GI 292.5 585 4x 4.5x
160 MHz 64-QAM, 5/6, 800 ns GI 585 1170 8x 9x
802.11a/b/g
20 MHz
5170
MHz
DFS
UNII-1
红色显示的信道表示在
部分地区不允许使用
UNII-2
UNII-2e
UNII-3/ISM
5330
MHz
5490
MHz
5730
MHz
5735
MHz
5835
MHz
40 MHz
80 MHz
160 MHz
非连续
160 MHz
802.11n
802.11ac
52
56
60
64
36
40
44
48
149
153
157
161
165
100
104
108
112
116
120
124
128
132
136
140
图1:5GHz信道概况
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NorthVampire
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