EDN China > 技术文章 > 通信 > WiFi/WiMAX > 正文
? 2016博客大赛-不限主题,寻找电子导师,大奖升级??

探秘802.11ac 2.0:MU-MIMO技术助力 解决Wi-Fi网络拥塞

杨荣亮?? 高通创锐讯资深工程师经理?? 新电子?? 2014年11月20日 ?? 收藏1
多用户多重输入多重输出(MU-MIMO)技术能使信号发送存取点(AP)同时服务多个用户端装置,而采用此技术的802.11ac 2.0标准,则能藉此实现比前一代规格快三倍左右的联网速度,大幅提升Wi-Fi装置的服务品质。

当今的网络世界,商务人士必须在返回办公室之前就开始工作。此时,他必须连上最近的无线区域网络(Wi-Fi)热点,然后等待、等待、再等待。这种经验是家常便饭,或许可以称之为“Wi-Fi挫折症候群”。有几点原因造成此问题。在大多数情况,网络设计者安装的存取点(AP)过少,以至于无法服务许多使用者。有时候,即使有足够的AP,带宽依旧无法满足使用者的需求。如同跑道同一时间仅能容纳一架飞机,AP同一时间也仅能与一部装置进行通讯。它们看似能够服务多位使用者,其实是因为它们分割时间,并来回分配给不同的使用者。

因此,使用者最后经常体验到持续的缓冲、延迟及断线。即使采用先进技术,例如多重输入多重输出(MIMO)天线,就算情况改善,也会因为单一使用者(Single User)的设计而受限。如同必须在机场增加跑道,才能在任何特定时间允许更多飞机起降一样,AP也需要更多的空间串流以同时服务一部以上的装置。不过MIMO无法达到此目的。MIMO确实可透过多支天线,提供更强且更具指向性的信号,但假使AP拥塞,信号再强大也无法提供优异的使用者体验,因为AP同一时间还是只能服务一个使用者。

办公/住家联网装置数量飙升 Wi-Fi带宽渐不敷使用

目前为止,问题看起来似乎不大,但不久之后,仍将会遇到问题。为什么?因为联网装置持续不断增加中。

此外,现在提供给使用者的内容也耗用更多的带宽。几年前,还未听闻在手机上可以观看串流视讯,现在却是随处可见。视讯会议、整合通讯、线上教学与其他需要大量带宽的内容,在工作场所的使用频率都将持续增加。

事实上,家中的Wi-Fi连线速度不久后,可能会变得像机场休息室一样缓慢。每部新的平板电脑、串流媒体装置、双模智能型手机、联网恒温控制器、智能型灯泡、联网冰箱等,都将使家中的Wi-Fi网络开始变得像是机场的热点,如同可能要整天坐在跑道上等待起飞。然而,现在只是在联网家庭浪潮的开端。主要消费性电子产品与电脑公司,包括苹果(Apple)、微软(Microsoft)及Google皆已推出家庭联网产品,形形色色的产品让人目不暇给,从漏水感测器、联网灯泡到智能锁,使用者皆可透过手机上锁与开锁。由于有如此多的装置分食带宽,目前的Wi-Fi技术很快就会无法应付。

受限单一使用者设计 802.11ac带宽仍显不足

所幸,新的802.11标准802.11ac已蓄势待发,将协助网络设备制造商满足上述所有装置的需求。802.11ac的第一代比802.11n来得更快,许多厂商将它称为Gigabit Wi-Fi。802.11ac的速度最高可达802.11n的三倍,可透过八个串流提供最大6.9Gbit/s实体层尖峰传输速率。它采用带宽更大的160MHz频道,且在较不拥挤的5GHz频谱中运作。

第一批802.11ac用户端装置(高阶笔电、智能型手机与平板电脑)及数款路由器于2012年年中问世。用户能享受近乎Gigabit的速度及更优质的整体使用体验。虽然802.11ac的第一代提升了速度、减少干扰问题,甚至提供长时间电池续航力,但仍未解决802.11早期版本的设计缺陷限制单一使用者障碍。基本上,802.11专为同一时间与一部终端装置进行通讯而设计。但是,如同研究交通阻塞的科学家发现,在城市新增道路并无法解决塞车问题(因为会有更多人开始开车),带宽也是如此。随着带宽增加,消费者将找出方法,充分利用带宽。毕竟六七年前没有人会在手机上看影片。现在,人人皆如此。

如上所述,虽然第一代802.11ac AP的设计确实整合了MIMO天线,但仍仅提供单一用户MIMO(SU-MIMO)功能。结果,拥塞的AP使用者将遇到持续缓冲、缓慢的页面载入时间及其他效能问题。

MU-MIMO添助力 802.11ac网络不塞车

这是因为连接至SU-MIMO AP的装置每次只有一小段时间可独自存取AP带宽,之后AP将继续提供服务给下一个装置。若是不会拥塞的AP及强大的终端装置(具备MIMO接收器的终端装置,例如高阶笔电),此方法可顺利运作。使用多重串流的笔电可利用AP提供的多重串流。问题是,大多数AP所连接的装置是单一串流装置,通常是平板电脑与智能型手机,公共空间的AP更是如此。

如果拥有一部SU-MIMO、3或4串流的802.11ac AP,服务多部单一或多重串流用户端装置,毫无效率可言。AP在任何特定时间片段都有大量未使用的带宽。由于每部装置将依序获得服务,仅仅运用AP总带宽中一部分带宽的单一串流装置,最终将支配该串流,并将其他装置被隔绝在外。在机场休息室与咖啡厅等拥塞的场所,再昂贵的高阶笔电中的芯片组,也将受累于周遭各种装置内的廉价芯片组,因为这些装置带宽有限。可见目前的Wi-Fi技术显然不理想。

所幸,802.11ac第二代(802.11ac 2.0)应能解决此问题,因为它将具备多重使用者MIMO(MU-MIMO)、4串流组态,以及最高160MHz频道等功能。透过MU-MIMO,来自蜂巢式通讯技术的概念将可运用于Wi-Fi AP。令人好奇的是,为什么花这么长的时间才解决此问题?但别忘了,电信公司须耗费数百万美元才能建置基地台设备,而花在家用路由器的费用顶多不过几百美元。

不过,由于电脑仍遵循摩尔定律(Moore"s Law)发展,无线芯片组的效能将持续快速提升,而价格则持续下降。采用MIMO天线仅能增加提供单一终端装置的资料串流数,MU-MIMO 802.11ac AP却可同时为多部用户端提供资料串流。关键在于MU-MIMO AP可将具有MU-MIMO功能的用户端群聚在单一传输槽,而非在用户端之间不断来回移动。例如,使用4×4 MU-MIMO的AP,若将三个用户端群聚在相同的槽,将能大幅提升Wi-Fi网络效率,而且AP将可支持更多的用户端,并为所有用户端提供高传输速率。


上一页12下一页
?? ?? ??


打开微信“扫一扫”,打开网页后点击屏幕右上角分享按钮

1.扫描左侧二维码
2.点击右上角的分享按钮
3.选择分享给朋友
?? ??

MU-MIMO? 802.11ac? Wi-Fi? 波束成型技术?

相关文章

我来评论
美国的游客
美国的游客 ??? (您将以游客身份发表,请登录 | 注册)
?
有问题请反馈