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802.11ax获封第六代WiFi,有哪些强大功能?

时间:2018-11-14 作者:网络整合 阅读:
IEEE 802.11ax有超过50项功能,但不会全部经过认证和用于市场。

今年10月份,WiFi联盟将基于IEEE 802.11ax标准的WiFi正式纳入“麾下”,即成为第六代WiFi技术——WiFi 6。据悉,802.11ax是由IEEE标准协会的TGax工作组制定,2014年5月成立。在2016年11月和2017年9月,第一版和第二版标准草案被提出,但未获802.11ax工作小组75%以上成员投票认可。目前第三版,即3.0草案仍在商讨中,预计2019年完成正式标准化,虽然正式标准化并未完成,但是并不影响802.11ax的技术发展。

WiFi 6技术能力的提升

为推进WiFi发展和满足人们越来越高的期望,IEEE和WiFi联盟着手提高WiFi性能,特别是覆盖范围重叠的区域。事实上,手机和PC的互联网服务并不是WiFi的唯一用途。越来越多的物联网传感器在许多地方都在使用WiFi连接,但是一些限制却阻碍了它的采用。

802.11ax可有效分配低数据速率连接,提高物联网传感器电池使用寿命,并扩展WiFi信号范围。这有利于推动市场发展。值得一提的是,IEEE 802.11ax有超过50项功能,但不会全部经过认证和用于市场。

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与前代相比(802.11ac),802.11ax主要目标是在密集用户环境中将用户的平均吞吐量提高至少4倍。这自然就需要在技术能力上有足够的提升,就具体技术提升,本文主要从MU-MIMO、OFDMA、MCS三方面进行分析。

首先是MU-MIMO技术。MU-MIMO即多用户输入输出技术,也是主要应用于802.11ac WAVE2的技术。相较应用在802.11n上的MIMO(多天线传输)技术而言,主要改善了路由器天线闲置的情况,允许路由器分割天线,独立地为不同的设备传输。

2015年推出的802.11ac Wave 2一个主要特性是应用了MU-MIMO技术,使得其AP节点可以同时向多个支持MU-MIMO的客户端发送数据包,解决了无线路由器之前一次只能和一个终端通信的问题。802.11ac Wave 2当时支持的最大规格是4×4 MU-MIMO,可以同时向4个终端共享下行的MU-MIMO数据包。

相较而言,802.11ax拥有8×8 MU-MIMO,可以同时向8个终端共享上行、下行的MU-MIMO数据包。另外,采用802.11ax标准的设备从AP向终端发送数据包时,一个数据包可以面向多个终端节点发送,而且这几个终端节点也能够协调,同时向AP端、网络上行发送数据包。数据包同时到达AP,AP也可以解码、同时接收所有的数据包,因此效率就有所提高。

然后是OFDMA技术。802.11ac及之前WiFi标准采用的都是OFDM(正交频分复用)调制方式,是多载波传输方案实现方式之一。采用该方式的设备的网络中在同一帧里只有一个标准的数据包,传给客户端的时候不管帧的大小,从网络协议的角度来看,在信道发送方面额外的系统开销都是一样的。另外,在OFDM系统中,用户占用了整个信道,随着用户数量的增多,用户之间的数据请求会发生冲突,从而导致当这些用户发送请求数据时,服务质量较差。

802.11ax采用的是OFDMA(正交频分多址)调制方式,该技术是OFDM技术的演进。OFDMA如今已经在蜂窝网络中普遍应用,其可以把各种大小的数据包从调制的角度组合在一起,系统开销可以通过共享而降低,并能同时支持上行和下行,因而效率得到提高。同时,OFDMA的符号的长度也得以增长,每一个调制信号的符号长度变成802.11ac的4倍。调制的长度越长,在多路径的情况下,AP端、客户端就能有更多的机会可以充分利用多路径,通过更宽的窗口把不同角度反射过来的信号组合在一起。这就让实际应用场景中,特别是远距离传输的时候,在多路径比较强的情况下,解码能力增强,接受的稳定性也更大了。

MCS(调制与编码策略)的提升。这里涉及到的是QAM,即正交振幅调制,正交振幅调制正交载波调制技术与多电平振幅键控的结合。802.11ac最高只支持256-QAM,802.11ax可以支持到1024-QAM。由于调制码的密度越大,承载的数据量也就越大,802.11ax相较802.11ac在承载数据量的能力上提高了2到3倍。如果从数据角度来看,单条空间流80M带宽的关联速率从433Mbps提升到了600.4Mbps,理论最大关联速率(160M带宽,8条空间流)从6.9Gbps提升到9.6Gbps左右。

802.11ax支持2.4GHz和5GHz双频段,也继承了WiFi的向下兼容的特性。关于802.11ac与802.11ax在频段、信道带宽、FFT大小、副载波间隔、数据传输速率等方面的具体性能对比,见下表:

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厂商的看好

前文也提到,802.11ax标准预计会在2019年完成正式标准化,但这并不影响巨头厂商的布局与竞争。

2017年2月,高通推出支持802.11ax的两款产品——IPQ8074和QCA6290。

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其中,IPQ8074是针对企业应用的高集成的SoC,采用14nm制程,支持多达四个千兆MAC,拥有两个10G接口的NBASE-T,同时还支持80MHz通道宽度,并配有运行在2GHz的Cortex-A53四核处理器和双核网络处理器,具有8x8 5GHz + 4x4 2.4GHz的MU-MIMO的解决方案。

QCA6290芯片组面向消费类设备,采用28nm工艺制造,并支持2x2 802.11ax连接,并行双频操作。官方称,除了支持802.11ax标准节能特性,还可通过高通Technologies的特定优化,降低三分之二的功耗。

2017年8月16日,博通推出了基于802.11ax标准的Max Wi-Fi芯片,包括BCM43684(民用)、BCM43694(商用)、BCM4375三种型号。

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其中,BCM43684和BCM43694支持最高4条数据流,峰值传输为4.8Gbps,其它技术指标,包括前文提到的160MHz信道带宽、1024QAM、MU-MIMO、OFDMA技术等也都支持;BCM4375是用于移动平台且集成了蓝牙的一体式产品,考虑到功耗和芯片面积问题,峰值速度降为1.429Gbps,集成蓝牙5.0,同样也支持1024QAM、MU-MIMO和OFDMA。

(综合整理自雷锋网、天极网)

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