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真假千兆无线? 分析802.11ac无线技术

发布时间: 2018-11-09 点击量: 317
在802.11b(大约在1999年)速度仅为11Mb/s,2.4 GHz频段还很畅通,接着发展到802.11g和802.11n,2.4 GHz频段已经拥挤不堪,笔记本电脑、上网本、无线音箱、蓝牙外围设备、智能手机、平板电脑、机顶盒、电视、游戏机等各种设备都接入到无线网络中。这些设备拥挤在802.11b的三个可用的传输信道,20 MHz范围的802.11g/n网络有四个这样的信道,而40 MHz范围的802.11n网络只有两个。 ▲频谱分析 如图所示,位于5.0 GHz频段的802.11a提供更多非重叠信道(23个)。虽然与802.11g相比,802.11a提供54 Mb/s,但2.4 GHz解决方案仍然赢得了市场,这主要是因为较长的波长能够更好地穿过障碍物。我们可以看到,5.0 GHz的振荡大约是2.4 GHz的两倍,但在较短距离,5.0 GHz信号更容易消失。因此,802.11b/g成为主要的公共无线通信标准。当802.11n开始支持这两种无线频段时,无线大受欢迎,也使干扰和拥塞问题浮出水面。虽然802.11n采用了多种技术来帮助提高无线性能,但很显然,2.4 GHz频段已经不再“辉煌”。 现在取代802.11n的802.11ac“腾空出世”,供应商对该标准很有信心,并且推出了很多相关产品。目前,802.11ac正处于Draft 4.0阶段,802.11工作组预计该标准最终将在2013年年底获得批准,到那个时候,该技术肯定已经在市场上普及了。 ▲无线发展历史 2011年11月第一个802.11ac芯片组来自Quantenna正式出货,在2012年4月,Netgear推出了第一款802.11ac消费者路由器,内部使用的是Broadcom的组件,随后很多供应商也开始推出自己的产品。到2013年年底,我们预计中端到高端消费级路由器将会逐渐从802.11n转移到802.11ac。 现在802.11ac仍然属于新技术,相对少见价格也不便宜,它是否值得我们购买呢?在过去我们看到过预标准WiFi技术的价值与其价格并不相符。这次我们会不会再一次失望呢?或者11ac真的能够提升性能?让我们拭目以待。 “千兆无线”这是在推广802.11ac产品时厂商使用的营销术语,因为无线供应商终于能够推出一个技术来与结构化CAT5e或者CAT6布线来抗衡,如果你能够从无线获得相同的性能,你何苦大费周章来部署有线网络呢?如果802.11ac确实能够提升性能,你完全可以不再受到有线网络的部署和地点限制。 在之前的研究中,我们看到在千兆网络你可以使用28英尺的电缆获得100 MB/s+吞吐量,并且你不会受到环境的感染,你不会遇到这样的情况“据称速度有1000Mb/s,但实际我只得到30 MB/s”,假设没有任何瓶颈问题,千兆就是千兆,虽然,802.11ac并不是千兆级无线网络,但可以肯定的是,它肯定比802.11n更好。 为了更好地了解802.11ac,我们需要深入到它的几个关键因素: 802.11n同时使用2.4 GHz或5.0 GHz,但我们知道2 .4GHz已经拥挤不堪,虽然2.4GHz可行但却不可靠,如果我们需要传输高带宽数据(例如高清视频流)可靠性就将成为问题。 简而言之,2.4GHz已经不堪重负,你可以迫使它提供更多的性能,例如通过信道绑定等策略,但这会对无线社区的其他用户带来负面影响。相比之下,5 GHz可以说是“处子之地”,这个新无线标准背后的IEEE工作组计划开发5.0 GHz用于下一代资源。 更宽的信道带宽 802.11n标准允许结合两个20MHz信道为单个40MHz绑定信道,在2.4GHz中,已经有40MHz信道,将有效信道数量减少到3个。在 5.0GHz无线中,我们有23个可用的20MHz信道,这能够产生11个有效的40 MHz信道,现在通过802.11ac我们开始创建80MHz信道,其中有5个非重叠信道。802.11ac规格可以扩展到160 MHz绑定信道,但只会有两个这样的信道,160MHz是否可行,我们目前还无法下结论,我们还没有看到这种超宽信道在居民环境(特别是在充满高清电视和智能手机的企业环境)中的运行情况的报告。 Mo’ MIMO 多进多出(MIMO)技术允许将单个数据流分离成多个子流,以在不同无线路径传输,在很多情况下,这种信号分离和重新组合能够产生更高的总数据吞吐量。然而,更多子信号(或者成为空间流)会需要更多发射(Tx)和接收(Rx)天线。在最新最高端的802.11n产品中宣传的450 Mb/s速率智能通过3x3:3(三个传输、三个接收、三个流)天线阵列来实现,802.11n最高提供四个空间流,802.11ac则可以提供高达八个空间流。 MU-MIMO 多用户MIMO可以将多个用户转成空间不同,但无线连接的传输资源。换句话说,通过特定区域内的多个无线终端,可以合作来提高每个终端的性能。802.11n中的单用户MIMO只能与硬编码到单个终端的多个天线操作。而MU- MIMO,802.11ac接入点将能够同时处理来自多个客户端的MIMO信号,而不是从一个客户端快速跳到另一个客户端,这能够快速解决人口密集的客户端环境中连接公平问题。 ▲波束成形 可选的波束形成方法 此前的研究中,我们花了大量时间来钻研波束形成以及它如何极大地提高无线吞吐量的情况。在当时,还没有行业标准方法来进行波束形成,让买家不得不在少数厂商中选择,这些厂商选择使用专有技术方法来提高其802.11n产品。 后记:目前推出的802.11ac无线产品说是千兆无线,都是2.4G+5G达到千兆,即使你安装了802.11ac的无线网卡,也无法同时使用2.4G无线和5G无线,只能单独使用,但802.11ac毕竟是无线发展的趋势,相比802.11n具有更快的速度,期待在802.11ac上有更多应用产生,来真正发挥出802.11ac的魅力!
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