在確定第六代的WiFi協(xié)議標(biāo)準的時候,,有一段時間,大家都認為會是802.11ad協(xié)議,。802.11ad Wi-Fi的數(shù)據(jù)吞吐量最高為4600Mbps,,比當(dāng)時的802.11ac快四倍。802.11ad 并非由 IEEE 發(fā)布,,而是由WiGig聯(lián)盟創(chuàng)建,。 802.11ad在2009年正式宣布,,然后于2011年與IEEE合作進入草案階段,,最后在WiGig聯(lián)盟與WiFi聯(lián)盟在2013年合并后正式成為官方WiFi標(biāo)準。
與此前所有的 WiFi 標(biāo)準都不同,,802.11ad采用了全新的頻段,。802.11b/g/n/ac 采用的是 2.4GHz 或 5GHz 的頻段,,而802.11ad采用的是60GHz的頻段,技術(shù)嚴格來說,, 802.11ad使用的頻帶在57和66GHz之間,,這取決于你居住在世界的哪個部分。60GHz意味著可以傳輸更多的數(shù)據(jù),,但也存在一些缺點,。
最大的問題是,頻率越高或波長越短,,吸收率就越大,。在真空中這不是問題,但在現(xiàn)實世界中我們卻有木地板和磚墻,,這樣高頻波在遠距離傳輸上會遇到困難,。這就是為什么諸如無線電和電視的長波長(即低頻)信號可以傳輸很遠的距離,而諸如可見光的短波長信號會被大多數(shù)材料吸收,。
至于WiFi,,它的所有頻率都屬于微波類別,從30000MHz到300GHz之間,,波長分別為1米到1毫米,。2.4GHz的老式WiFi標(biāo)準(a/b/g)的波長足夠低,具有良好的穿透能力,,可以很快地通過人,、門和墻壁。對于802.11n/ac的5GHz頻率,,其可用范圍會減小,,這也是為什么許多路由器支持2.4GHz和5GHz網(wǎng)絡(luò)(以及向后兼容性)的原因,但5GHz頻段在很大程度上只可用于小型家庭,。
對802.11ad來說,,信號甚至無法穿透單一的磚墻,即便是簡單的木門也會對傳輸帶來極大的影響,。因此,,802.11ad的確可以提供非常快的速度,,前提是你與路由器在同一個房間,。一旦你走出房間,甚至遠離路由器的“視線范圍”之外,,信號就會丟失,。
這也就不難理解,802.11ad最終不敵802.11ax,,錯失第六代WiFi標(biāo)準寶座的原因,。
802.11ax可以認為是802.11ac的繼續(xù)演進,。早在2013年IEEE就開始了802.11ax的研究,,并且在2014年正式成立了ax工作組(Task Group 11ax),。曾在2016年11月和2017年9月分別提出了第一版和第二版標(biāo)準草案,然而均未能獲得802.11ax工作小組75%以上成員投票認可,,目前的第三版,,也就是3.0版本草案仍在商討中,預(yù)計會在2019年完成正式標(biāo)準化,。雖然正式標(biāo)準化并未完成,,但是并不影響802.11ax的技術(shù)發(fā)展。
與前代相比(802.11ac),,802.11ax主要目標(biāo)是在密集用戶環(huán)境中將用戶的平均吞吐量提高至少4倍,。這自然就需要在技術(shù)能力上有足夠的提升,這主要涉及MU-MIMO,、OFDMA,、MCS三個方面。
?。ㄒ唬㎝U-MIMO技術(shù)
MU-MIMO即多用戶輸入輸出技術(shù),,也是主要應(yīng)用于802.11ac WAVE2的技術(shù)。相較應(yīng)用在802.11n上的MIMO(多天線傳輸)技術(shù)而言,,主要改善了路由器天線閑置的情況,,允許路由器分割天線,獨立地為不同的設(shè)備傳輸,。
2015年推出的802.11ac Wave 2一個主要特性是應(yīng)用了MU-MIMO技術(shù),,使得其AP節(jié)點可以同時向多個支持MU-MIMO的客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)包,解決了無線路由器之前一次只能和一個終端通信的問題,。802.11ac Wave 2當(dāng)時支持的最大規(guī)格是4×4 MU-MIMO,,可以同時向4個終端共享下行的MU-MIMO數(shù)據(jù)包。
相較而言,,802.11ax擁有8×8 MU-MIMO,,可以同時向8個終端共享上行、下行的MU-MIMO數(shù)據(jù)包,。另外,,采用802.11ax標(biāo)準的設(shè)備從AP向終端發(fā)送數(shù)據(jù)包時,一個數(shù)據(jù)包可以面向多個終端節(jié)點發(fā)送,,而且這幾個終端節(jié)點也能夠協(xié)調(diào),,同時向AP端、網(wǎng)絡(luò)上行發(fā)送數(shù)據(jù)包,。數(shù)據(jù)包同時到達AP,,AP也可以解碼,、同時接收所有的數(shù)據(jù)包,因此效率就有所提高,。
?。ǘ㎡FDMA技術(shù)
802.11ac及之前WiFi標(biāo)準采用的都是OFDM(正交頻分復(fù)用)調(diào)制方式,是多載波傳輸方案實現(xiàn)方式之一,。采用該方式的設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)中在同一幀里只有一個標(biāo)準的數(shù)據(jù)包,,傳給客戶端的時候不管幀的大小,從網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的角度來看,,在信道發(fā)送方面額外的系統(tǒng)開銷都是一樣的,。另外,在OFDM系統(tǒng)中,,用戶占用了整個信道,,隨著用戶數(shù)量的增多,用戶之間的數(shù)據(jù)請求會發(fā)生沖突,,從而導(dǎo)致當(dāng)這些用戶發(fā)送請求數(shù)據(jù)時,,服務(wù)質(zhì)量較差。
802.11ax采用的是OFDMA(正交頻分多址)調(diào)制方式,,該技術(shù)是OFDM技術(shù)的演進,。OFDMA如今已經(jīng)在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中普遍應(yīng)用,其可以把各種大小的數(shù)據(jù)包從調(diào)制的角度組合在一起,,系統(tǒng)開銷可以通過共享而降低,,并能同時支持上行和下行,因而效率得到提高,。同時,,OFDMA的符號的長度也得以增長,每一個調(diào)制信號的符號長度變成802.11ac的4倍,。調(diào)制的長度越長,,在多路徑的情況下,AP端,、客戶端就能有更多的機會可以充分利用多路徑,,通過更寬的窗口把不同角度反射過來的信號組合在一起。這就讓實際應(yīng)用場景中,,特別是遠距離傳輸?shù)臅r候,,在多路徑比較強的情況下,解碼能力增強,,接受的穩(wěn)定性也更大了,。
(三)MCS(調(diào)制與編碼策略)的提升
這里涉及到的是QAM,,即正交振幅調(diào)制,,正交振幅調(diào)制正交載波調(diào)制技術(shù)與多電平振幅鍵控的結(jié)合,。802.11ac最高只支持256-QAM,802.11ax可以支持到1024-QAM,。由于調(diào)制碼的密度越大,,承載的數(shù)據(jù)量也就越大,802.11ax相較802.11ac在承載數(shù)據(jù)量的能力上提高了2到3倍,。如果從數(shù)據(jù)角度來看,,單條空間流80M帶寬的關(guān)聯(lián)速率從433Mbps提升到了600.4Mbps,,理論最大關(guān)聯(lián)速率(160M帶寬,,8條空間流)從6.9Gbps提升到9.6Gbps左右。
802.11ax也稱為高效無線網(wǎng)絡(luò)(High-Efficiency Wireless - HEW),,通過一系列系統(tǒng)特性和多種機制增加系統(tǒng)容量,,通過更好的一致覆蓋和減少空口介質(zhì)擁塞來改善Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的工作方式,使用戶獲得最佳體驗;尤其在密集用戶環(huán)境中,,為更多的用戶提供一致和可靠的數(shù)據(jù)吞吐量,,其目標(biāo)是將用戶的平均吞吐量提高至少4倍。也就是說基于802.11ax的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)意味著前所未有的高容量和高效率,。