802.11n簡介

　　802.11n是在802.11g和802.11a之上發(fā)展起來的一項技術，最大的特點是速率提升，理論速率最高可達600Mbps（目前業(yè)界主流為300Mbps）。802.11n可工作在2.4GHz和5GHz兩個頻段。

　　Wi－Fi聯(lián)盟在802.11a/b/g后面的一個無線傳輸標準協(xié)議， 為了實現(xiàn)高帶寬、高質量的WLAN服務，使無線局域網(wǎng)達到以太網(wǎng)的性能水平，802.11任務組N（TGn）應運而生。802.11n標準至2009年才得到IEEE的正式批準，但采用 MIMO OFDM技術的廠商已經(jīng)很多，包括華為、騰達、TP-Link、D－Link、Airgo、Ubiquiti、Bermai、Broadcom以及杰爾系統(tǒng)、Atheros、思科、Intel等等，產(chǎn)品包括無線網(wǎng)卡、無線路由器等。

　　802.11ac簡介

　　IEEE 802.11ac，是一個802.11無線局域網(wǎng)（WLAN）通信標準，它通過5GHz頻帶（也是其得名原因）進行通信。理論上，它能夠提供最多1Gbps帶寬進行多站式無線局域網(wǎng)通信，或是最少500Mbps的單一連接傳輸帶寬。

　　802.11ac是802.11n的繼承者。它采用并擴展了源自802.11n的空中接口（air interface）概念，包括：更寬的RF帶寬（提升至160MHz），更多的MIMO空間流（spatial streams）（增加到 8），多用戶的 MIMO，以及更高階的調制（modulation）（達到 256QAM）。

　　802.11ac和802.11n的主要差異

　　802.11ac與802.11n相比主要有四大技術演進：更寬的頻寬綁定、更多的空間流、更先進的調制技術以及更靈活的MIMO機制。

　　一、信道綁定

　　增加無線電傳輸速度的一個簡單而高效的方法就是給它更多的頻率或者帶寬，802.11a/b/g時代信道只有20MHz，為了獲得更多的帶寬，802.11n引入了信道綁定的技術，將兩個20MHz的信道捆綁在一起，如今802.11ac能夠支持80MHz的信道，即綁定4個信道，并且最高可以支持綁定8個信道，從而整個信道能夠到達160MHz。如果將頻譜資源比喻成馬路的話，802.11a/b/g時代就好像是單車道，承載能力有限，而到了802.11n時代發(fā)展為雙車道，大大提高了流量，而802.11ac可以達到8車道，承載能力可想而知（如圖1所示）。

　　圖1 802.11ac的理論頻寬最高可達160MHz

　　表面看來，信道綁定的方式可以帶來更高速率，但是在中國卻有著一個必須解決的現(xiàn)實問題——5GHz頻段頻譜資源有限。在北美，2.4GHz頻段有83.5MHz（3個不重疊的信道）的帶寬，而5GHz頻段能夠承載的流量是2.4GHz的6倍，而且5GHz頻段環(huán)境相對比較理想。而在中國，2012年之前5GHz頻段可用資源只有100MHz（5725-5825MHz），這就意味著在802.11a標準中，只有一個可用信道（80MHz），如果要實現(xiàn)蜂窩部署，沒有足夠多的信道可用（如圖2所示）。隨著工信部在2012年底關于5GHz頻段的正式發(fā)文，上述問題得到了緩解，工信部明確發(fā)布了5150-5350MHz頻段的使用事宜，并且還在考慮進一步開放更多的頻譜資源。這就意味著在802.11ac標準下，現(xiàn)有頻譜資源至少可以保證有三個互不干擾的80MHz的信道可用，工信部的這一舉措將大大加快802.11ac的商用過程，也是國家著力推廣無線的一個標志。

　　圖2 不同標準下的信道劃分

　　二、8路數(shù)據(jù)流

　　802.11ac沿用了802.11n的MIMO技術，采用多天線技術，可以在不消耗更多帶寬以及不增加傳輸功耗的前提下，增加數(shù)據(jù)吞吐量。這種方法把能量分散到多個天線上，從而使得每赫茲傳輸?shù)臄?shù)據(jù)更多，而總能耗保持不變，與此同時多天線設計還增加了可靠性。同樣用道路來作比喻，如果說信道綁定只是增加了某一條馬路的車道數(shù)量，那么MIMO技術則是增加了馬路的數(shù)量，這同樣也大大提高了馬路承載能力，可以通過更多的車流量（如圖3所示）。

　　圖3 802.11ac的MIMO方式理論最高8個空間流

　　802.11n理論最多可以支持4路數(shù)據(jù)流，而802.11ac則可以支持8路數(shù)據(jù)流。在802.11n標準商用過程中，芯片廠商用了大約兩年的時間，才增加了一路數(shù)據(jù)流，商用芯片最高也只做到了3路數(shù)據(jù)流，由于成本和實際性能的原因，4路空間流的商用芯片一直未能面世，而要實現(xiàn)8路數(shù)據(jù)流的商用難度將會更大，目前為止商用的芯片還是以3路空間流為主。

　　三、256QAM調制技術

　　802.11ac技術也是通過物理方式加大信號承載密度實現(xiàn)的，在信號調制層面802.11n是采用64QAM，而802.11ac則達到了256QAM。QAM發(fā)射信號集一般用星座圖表示，每一個星座點對應一個信號，星座點數(shù)越多，傳輸?shù)男畔⒘烤驮酱?，常見的形式?6QAM、64QAM、256QAM，802.11ac協(xié)議標準采用的是256QAM，所以單載波承載的數(shù)據(jù)量可以達到8個比特（bit），而802.11n只能達到6個比特（bit），所以吞吐量也隨之增加（如圖4所示）。

　　圖4 64QAM與256QAM的星座圖

　　形象點來說，802.11n時代馬路上運輸?shù)慕煌üぞ呤切∞I車，而現(xiàn)在802.11ac時代變成了大貨車，運輸能力自然比以前更大了（如圖5所示）。但是新的調制方案雖然增加了單個載波承載的比特數(shù)，同時也相對增加了調制的復雜度，在實際應用中對于信號的穩(wěn)定性和抗干擾要求更高，需要更佳專業(yè)的無線規(guī)劃和實施經(jīng)驗。

　　圖5 256QAM調制技術提高單載波數(shù)據(jù)量

　　四、多用戶MIMO（MU-MIMO）

　　802.11ac技術演進中還有一個最令人期待的技術，即多用戶MIMO（MU-MIMO），之所以這么說是因為它會提高單個AP無線接入的終端數(shù)，緩解高密部署這一歷史難題。802.11n技術中，同一時間MIMO只允許單用戶使用，而802.11ac可以支持多用戶MIMO，這意味著單個802.11ac的AP可以向兩個或多個設備傳送不同的數(shù)據(jù)流。我們可以想象一下走高速道路經(jīng)過收費站時的情景，無論道路是幾車道，要是收費站的關卡數(shù)量不夠或者效率低下，就會引起堵車；同樣，上文介紹的技術只是提高了高速道路的承載量，那么MU-MIMO將會是提高收費站效率的關鍵技術?？上В壳暗谝淮?02.11ac芯片并不支持這個特性，第二代芯片會在 2014年底推出，到那時才會支持MU-MIMO。

　　總的來說，未來802.11ac會給Wi-Fi市場帶來很大的革新，新的技術將會帶來新的Wi-Fi體驗，802.11a/b/g將成為歷史，802.11n也將逐漸變得平庸，802.11ac將成為WLAN市場的主宰。

　　02.11ac與802.11n之間的區(qū)別

　　從核心技術來看，802.11a c是在802.11a無線Wi-Fi標準之上建立起來的，包括將使用802.11a的5GHz頻段。不過在通道的設置上，802.11ac將沿用802.11n的MIMO（多進多出）技術，為它的傳輸速率達到1Gbps打下基礎。

　　802.11ac每個通道的工作頻率將由802.11n的40MHz，提升到80MHz甚至是160MHz，再加上大約10%的實際頻率調制效 率提升，最終理論傳輸速度將由802.11n最高的600Mbps躍升至1Gbps。當然，實際傳輸率可能在300Mbps～400Mbps之間，接近目前802.11n實際傳輸率的3倍（目前802.11n無線路由器的實際傳輸率為75Mbps～150Mbps之間），足以在一條信道上同時傳輸多路壓縮視頻流。

　　此外，802.11ac還將向后兼容802.11全系列現(xiàn)有和即將發(fā)布的所有標準和規(guī)范，包括即將發(fā)布的802.11s無線網(wǎng)狀架構以及 802.11u等。安全性方面，它將完全遵循802.11i安全標準的所有內容，使得無線Wi-Fi能夠在安全性方面達到企業(yè)級用戶的需求。

　　根據(jù) 802.11a c的實現(xiàn)目標，未來802.11ac將可以幫助企業(yè)或家庭實現(xiàn)無縫漫游，并且在漫游過程中能支持Wi-Fi產(chǎn)品相應的安全、管理以及診斷等應用。

　　802.11ac的未來

　　802.11ac將會變得越來越快，正如前面我們所提到的，802.11ac的理論最大值可達到7Gbps。雖然在實際生活和應用中并不會真正達到理論最大值，但是在未來的幾年內如果下載速度被提升到了2Gbps，你也千萬不要驚訝，256mb/秒的下載速度將會變得非常主流。

　　現(xiàn)在，越來越多的硬件設備制造商開始找尋如何能夠真正發(fā)揮802.11ac潛力的產(chǎn)品。博通（Broadcom）、高通（Qualcomm）、聯(lián)發(fā)科（MediaTek）、Marvell和英特爾（Intel）都開始準備在802.11ac標準上發(fā)力。另一方面，IEEE草案規(guī)范已經(jīng)經(jīng)歷了數(shù)輪投票，Wi-Fi聯(lián)盟的Greg Ennis表示，最終的IEEE決定預計將在2014年年初。所以，如果你從現(xiàn)在開始在市場看到越來越多的802.11ac產(chǎn)品走進你的視線，千萬不要懷疑，這就是未來的趨勢。