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802.11ax让Wi-Fi“高速公路”与“塞车”说拜拜

时间:05-13 来源:Qorvo半导体 点击:

设想以下场景:当你参加某场规模巨大的发布会时,一个激动人心的新闻点突然出现,于是你闪了许多照准备发到朋友圈。可惜几乎所有人同时都在这样做,一时间会场的Wi-Fi网络变得比牛车还慢。不得已,你只好断开免费的Wi-Fi链接,改用付费的4G流量,即使那些照片的总大小可能高达上百M——实在没时间等Wi-Fi网速回复正常水平了,毕竟再磨蹭一会儿,新闻可就变旧闻喽。

 

在用户非常密集的情况下,802.11ac网络好比被堵塞的十字路口

 

为什么Wi-Fi一到重要时刻就会掉链子"塞车"?因为这是802.11ac特性使然。802.11ac当然提供了非常快速的链接,但这一性能通常对低密度用户环境比较有效,在用户非常密集的环境中,802.11ac能够提供的实际数据吞吐量就会显著降低。因此,新一代的Wi-Fi标准802.11ax标准做出了改变,其目的就是要提高拥挤网络空间中的数据吞吐量。那么802.11ax为提高数据吞吐量究竟做出了哪些重要改变,在提高拥挤网络空间中的数据吞吐量的同时还使得传输速率比上一代Wi-Fi标准提升了四倍之多呢?

 

相比上一代Wi-Fi标准,802.11ax传输速率提高了四倍

 

高效PHY机制

新的Wi-Fi规范为802.11ax的物理层带来了重大变化。但该规范仍可向后兼容802.11a/b/g/n和/ac设备,因此802.11ax STA可以与传统STA相互发送或接收数据。802.11ax STA传输时,这些传统客户还能够解调和解码802.11 ax数据包(但并非整个802.11ax数据包)报头和退避。

 

802.11ax标准将对2.4GHz和5GHz带宽进行规范。此标准明确定义了四倍大的FFT,乘以副载波的数量。但是,802.11ax标准提供的一个重要变化是副载波间隔减少到此前802.11修订版中副载波间隔的四分之一,同时保留了现有的信道带宽。

 

变狭窄的副载波间隔

 

OFDM(正交频分多路复用)符号持续时间和循环前缀也增长了四倍,原始链接数据率保持与802.11ac相同,但提高了在室内/户外及混合环境下的效率和稳健性。但此标准的确规定了室内环境下的1024-QAM和更低的循环前缀比率,这将提升最大数据速率。

 

多用户作业:MU-MIMO和OFDMA

802.11ax标准具备两种作业模式,分别为单用户模式与多用户模式。

  • 单用户:在这个序列模式下,无线工作站(STA)在获得媒体访问权后一次发送并接收一个数据。

  • 多用户:此模式允许多个非接入点STA的同时操作。该标准进一步将此模式分为下行和上行多用户模式。下行多用户模式是指接入点同时为多个相关无线STA提供的数据,现行802.11ac标准也包含此功能;上行多用户模式是指数据从多个STA到AP的同步传输,这是802.11ax标准的新增功能,以往任何版本的Wi-Fi标准皆不具备这项功能。

 

在多用户操作模式下,802.11ax还规定了两种能够在一定区域内多路传输更多用户的方式:多用户MIMO和正交频分多址(OFDMA)。在这两种方法中,AP作为中央控制器控制多用户操作的各个方面,这与LTE蜂窝基站控制多个用户的多路复用相似。802.11ax AP还可将MU-MIMO与OFDMA操作结合起来。

MU-MIMO

 

802.11ax设备借鉴了802.11ac的执行经验,将使用波束成形技术同步将数据包发送至不同空间的用户。换言之,AP会计算每个用户的信道矩阵,并同时将波束导向不同的用户——每路波束包含针对其目标用户的特定数据包。802.11ax一次可支持8个多用户MIMO传输包的发送,而802.11ac一次只可支持4个MIMO数据包。而且,每次MU-MIMO传输都可能有自己的调制和解码集(MCS)和不同数量的空间串流。

AP使用MU-MIMO波束成形为坐落在不同空间位置的多个用户服务

OFDMA

 

802.11ax所采用的在相同信道带宽中服务更多用户的另一执行技术是OFDMA。基于802.11ac已经使用的现有正交频分多路复用(OFDM)数字调制方案,802.11ax标准进一步将特定的副载波集分配给个体用户,即它将现有的802.11信道(20、40、80和160MHz频宽)分为带有预定义数量的副载波的更小子信道。802.11ax标准将最小子信道称为资源单元(RU),最少包含26个副载波。AP依据多个用户的通信需求决定如何分配信道,始终在下行方向分配所有可用的资源单元。它可能一次将整个信道仅分配给一个用户——与802.11ac当前功能相同——或者它可能对

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