Qualcomm此前曾做过一个有意思的调查,在欧洲街头进行随机采访,被采访者在巧克力、sex、红酒,Wi-Fi选项中进行选择,哪个对你更加重要?其中超过半数的用户居然选择了Wi-Fi。
而来自GSMA的数据似乎也印证了这一趋势:在一个典型的四口之家使用环境中,2012年平均的Wi-Fi终端数量只有8个,在2017年时则达到24个,而到2020年时,此类家庭使用环境中的Wi-Fi数量至少可以达到50个。应用场景包括:高清电视、智能媒体机、游戏机,以及物联网智能家居应用,例如温控器、音响、门锁,甚至烟雾报警器等类似设备,都可以直接连接到Wi-Fi网络和云端服务。
都是Wi-Fi,差别为啥这么大?
坐过BRT快速公交系统的你,回过头来再选择拥堵的普通公交,一定感觉非常不爽。而这,也正是IEEE 802.11n与MU-MIMO 802.11ac的巨大区别。
要了解如何解决问题,必须首先了解问题存在的原因。目前市场上大多数Wi-Fi路由器和AP采用的是单用户MIMO(SU-MIMO)或者MIMO技术,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。但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,802.11n标准率先引入了MIMO技术,允许一次最多将4个MIMO流发送到单个终端,802.11ac标准更是将接收MIMO流的最大数目增加至8个,从而将网络吞吐量提高了一倍。可问题来了,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,MIMO间隙的存在也是大问题。通俗点说,就是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,它们不能支持全系列MIMO信道运行,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速率的峰值物理层(PHY),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。
那么,有没有这样一种Wi-Fi技术,允许多个客户端共享AP上的多个空间流,将系统的总容量提高至AP配置的最大上限呢?Qualcomm提出的802.11ac MU-MIMO解决方案给了业界多一度的选择。简单而言,当前的Wi-Fi方式:一次只能服务一个客户端,大家排队轮着来;MU-MIMO:数据同时传送到多组客户端,大家伙儿一起上。
SU-MIMO与MU-MIMO的区别
来,大家一起上Wi-Fi
然而,对Wi-Fi技术而言,追求绝对的高速率是远远不够的。因为现实生活中应用和服务的类型是非常多元化的,既包括对高带宽、低时延要求比较苛刻的应用,比如4K视频;也包括对带宽要求并不高,但需要连接比较可靠稳定的应用,比如物联网应用;还包括一些其他类型的应用。在高密度使用场景下,现有Wi-Fi网络就会出现共享信道使用干扰问题,其有限的吞吐量也会给城市热点或园区覆盖带来盲点。
Qualcomm方面认为,作为Wi-Fi网络今后的演进,最关键的一点是整个网络的容量是否能够满足应用的需要,而并非在Wi-Fi网络里某一个节点连到AP,能发送最快的速率是多少。换言之,绝对的高速率并不是最关键的点,关键点在于如何为所有的用户提供所有的数据,且质量都能满足他们对于服务的需求,所以这是关于总体网络容量的问题。因此,下一代Wi-Fi网络,无论是网络建设、终端设备、芯片研发,都应该围绕着网络容量的扩展和网络效率的角度来开展部署。
在这样的背景下,802.11ax技术应运而生。在网络容量上,相比以前最高层级的802.11ac技术还能再提高4倍;使用效率也能得到提高(包括多用户使用效率和带宽使用效率);另外,802.11ax技术也可以改善Wi-Fi网络覆盖和性能,不管对于AP近距离、中距离还是远距离,都可以有效提高Wi-Fi网络覆盖。
为高密度连接而设计的802.11ax
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