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下一代Wi-Fi革命:在三频Wi-Fi与LTE融合中感受极速

发布时间: 2018-11-09 点击量: 365
在万物互联的领域,当智能设备互相连接和交互,我们就能够使用新一代的应用程序和服务来改变家庭中的连接体验。随着BYOD(自带设备办公)以及富媒体内容和应用的普及,企业需要更快的连接技术和更强大的处理能力以提供7x24小时的接入以访问关键业务信息、系统和云服务。目前,每个家庭平均拥有7台联网终端,预计到2020年,这一数字将超过20台。“仔细观察数据密集使用的国家,可以看出中国有着明显的数据使用量增长趋势。”高通创锐讯(Qualcomm Atheros)产品管理副总裁Irvind Ghai援引艾瑞咨询的数据说,2013年中国Wi-Fi路由器出货量达到5千万台;2014年中国75.6%的人使用Wi-Fi和蜂窝网络。而在最能反映Wi-Fi使用量扩大的中国特定区域Wi-Fi热点数量统计中,中国以拥有650万个公共场所、20万个政府楼宇、1亿个家庭和9.4亿个运营商/商业机构Wi-Fi热点的数据,遥遥领先其他国家。高通创锐讯(Qualcomm Atheros)产品管理副总裁Irvind GhaiMU-MIMO,为解决数据拥堵而来尽管需求旺盛,但目前中国市场上大多数Wi-Fi路由器和AP采用的仍然是单用户MIMO(SU-MIMO)。这种技术采用的是低效时间槽协议,只能为多个客户端提供单一时刻专用全速率Wi-Fi无线连接。随着联网设备数量的激增,一个显而易见的事实是:在有限的带宽里,客户端分得的带宽份额正越来越小。为解决“僧多粥少”的困境,802.11ac标准将接收MIMO流的最大数目由4个增加至8个,从而将网络吞吐量提高了一倍。但问题也随之而来,由于每个空间流都需要专用的发射/接收链,如果没有创新技术出现,要想实现8X8 MIMO的全部性能,一个802.11ac 8X8 AP就需要8个独立的无线电链、天线和8X8的客户端配置,这是不切实际的。除了不可能出现8X8的终端配置,另一方面,AP通常有3-4个天线,而大部分客户终端只有1-2个天线。因此,它们不能支持全速空间流MIMO运行,也很少用到AP的全部容量。例如,一个802.11ac 3X3 AP理论上支持1.3Gbps的峰值速率,但是,只有一个天线的智能手机或平板电脑仅支持433Mbps的峰值速率,其余867Mbps的容量就被闲置了。为此,高通创锐讯花费7年多的时间开发了全新的802.11ac MU-MIMO解决方案,允许多个客户端共享AP上的多个空间流,从而将系统的总容量提高至AP配置的最大上限。换句话说,在一个有三个客户端的MU-MIMO系统中,所有三个STA可以用100%的时间同时接收来自AP的单个空间流。这意味着该设备只需要一个或两个天线,而不是三个,从而降低了成本和空间要求。相比之下,在SU-MIMO中要达到相同的吞吐量,每个STA需要三个天线用三分之一的时间来接收来自AP的数据。都是Wi-Fi,MU-MIMO有什么不同?日前,路由器大厂Linksys在其首款支持MU-MIMO的千兆路由器EA8500中率先采用了Qualcomm IPQ8064互联网处理器和VIVE 11ac芯片,一举实现了最高2533Mbps的综合吞吐量(5GHz容量高达1733Mbps;2.4GHz容量高达800Mbps),是当前Wi-Fi路由器连接速度的3倍。Irvind认为EA8500为MU-MIMO技术的推广带来了绝佳的示范效应。因为MU-MIMO网络不需要客户端与网络中其他客户端分时连接,所以每台终端的等待时间更少,响应速度更快。“平板电脑和智能手机(典型的1x1终端)从MU-MIMO受益最多,传统(不支持11ac或MU-MIMO)的设备也会因为路由器/接入点(AP)支持MU-MIMO而受益,因为当MU客户端效率提高2-3倍时,网络就有更多空闲时间或容量来服务传统客户端。”Qualcomm创锐讯提供的资料显示,在EA8500推出之前,MU-MIMO技术其实已经内置于骁龙801、805、808和810等处理器中,被LG G Flex2和小米Note顶配版等手机使用。此外,采用Qualcomm MU|EFX技术的第一批零售网络产品也正在陆续上市,包括Amped Wireless Athena大功率AC2600路由器、Linksys AC2600双频段智能Wi-Fi路由器、Buffalo WXR2533路由器、TP-LINK Archer C2600路由器、TRENDnet AC2600双频段无线路由器TEW-827DRU等。将Wi-Fi网络总容量提高2-3倍,这对闹市区、公寓楼、企业网络、热点或其他拥挤环境来说,具有很大优势。但MU-MIMO只是一个标准的通信握手协议,只定义信令需要怎样交互,并不定义如何实现。而这,就成为厂商之间比拼实力的关键所在。Irvind说在MU-MIMO设计中虽然变量很多,但所有的设计选择和权衡都集中在两个顶层问题上:空间流的数量和并发用户的数量。因此,他们在SU/MU传输调度、分组、探测和速率控制等方面投入了大量的精力进行优化。目前,相当多的企业和网站正在探索通过多样的位置服务、广告和分析,从Wi-Fi中获利。当被问及如果遭遇网络容量不足该如何应对时,很多企业给出的第一反应是:增加AP数量。但Irvind却表示,通常在必须更换前,AP能够工作3至5年,更换或者提高AP部署密度与预算、商业周期以及技术演进有关。而MU-MIMO的最大优势就在于它充分发掘了Wi-Fi信道分配的潜力,不需要对基础设施做结构性改变,并且经得住时间考验。网络安全是消费者和企业选择Wi-Fi解决方案时关注的重要因素。然而,中国和美国的Wi-Fi安全要求不同,MU-MIMO符合中国规定吗?Irvind强调称,Qualcomm除了在网络处理器上支持IPSec和MACsec,其Wi-Fi也遵守最新的Wi-Fi安全协议(WPA2、AES256、AES-GCMP等),并且可利用频谱分析识别干扰源。同时,现有的Wi-Fi芯片组(客户端和AP解决方案)也是MU-MIMO的一部分,完全支持中国WLAN认证与保密基础设施(WAPI)协议要求。
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