前世今生 深度解讀 802.11ac無線技術(shù)

責(zé)任編輯:editor003

2013-02-26 13:55:17

摘自:IT168

從無線傳輸最為重要的頻段使用上分析,由于應(yīng)用難度的增大,6GHz以下的頻段都不能滿足要求,經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)制定小組的確定,高頻載波60GHz頻譜成為了11ad的工作頻段。

如果說起802.11ac,我們不得不說的一個組織---電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE),因?yàn)榫褪窃摻M織制定了相關(guān)規(guī)則,詳細(xì)內(nèi)容如下:

1963年1月1日由美國無線電工程師協(xié)會(IRE,創(chuàng)立于1912年)和美國電氣工程師協(xié)會(AIEE,創(chuàng)建于1884年)合并而成,它有一個區(qū)域和技術(shù)互為補(bǔ)充的組織結(jié)構(gòu),以地理位置或者技術(shù)中心作為組織單位(例如IEEE 費(fèi)城分會和IEEE計(jì)算機(jī)協(xié)會]])。它管理著推薦規(guī)則和執(zhí)行計(jì)劃的分散組織(例如IEEE-USA 明確服務(wù)于 美國的成員,專業(yè)人士和公眾)??偛吭诿绹~約市。IEEE在150多個國家中它擁有300多個地方分會。透過多元化的會員,該組織在太空、計(jì)算機(jī)、電信、生物醫(yī)學(xué)、電力及消費(fèi)性電子產(chǎn)品等領(lǐng)域中都是主要的權(quán)威。專業(yè)上它有35個專業(yè)學(xué)會和兩個聯(lián)合會。IEEE發(fā)表多種雜志,學(xué)報,書籍和每年組織300多次專業(yè)會議。IEEE定義的標(biāo)準(zhǔn)在工業(yè)界有極大的影響。IEEE(讀做eye-triple-e,I-3E)。

IEEE定位在科學(xué)和教育,并直接面向電子電氣工程通訊,計(jì)算機(jī)工程,計(jì)算機(jī)科學(xué)理論和原理研究的組織,以及相關(guān)工程分支的藝術(shù)和科學(xué)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),IEEE承擔(dān)者多個科學(xué)期刊和會議組織者的角色。它也是一個廣泛的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)者,主要領(lǐng)域包括電能,能源,生物技術(shù)和保健,信息技術(shù),信息安全,通訊,消費(fèi)電子,運(yùn)輸,航天技術(shù)和納米技術(shù). 在教育領(lǐng)域IEEE積極發(fā)展和參與,例如在高等院校推行電子工程課程的學(xué)校授權(quán)體制,當(dāng)然無線網(wǎng)絡(luò)802.11 無線網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)也是其制定的。

802.11ac 是由IEEE 802.11ac 工作組 (TGac) 提出的全新WLAN標(biāo)準(zhǔn),其目標(biāo)是提供超高速(VHT)的本地?zé)o線連接技術(shù)——峰值傳輸速率10倍于當(dāng)前WLAN 802.11n HT標(biāo)準(zhǔn),通信帶寬最高可達(dá)1600MHz(四倍于802.11n標(biāo)準(zhǔn)),及最高8路MIMO信號通路。

802.11ac項(xiàng)目在2008年上半年著手開始,當(dāng)時被稱為“Very High Throughput”(甚高吞吐量),目標(biāo)直接就是達(dá)到1Gbps。到2008年下半年的時候,項(xiàng)目分為兩部分,一是802.11ac,工作在6GHz 以下,用于中短距離無線通信,正式定為802.11n的繼任者,另一個則是802.11ad,工作在60GHz,市場定位與UWB類似,主要面向家庭娛樂設(shè)備。IEEE小組的目標(biāo)是在2012年帶來千兆級別的無線局域網(wǎng)傳輸速度。802.11ac的核心技術(shù)主要基于802.11a,繼續(xù)工作在5.0GHz頻段上以保證向下兼容性,但數(shù)據(jù)傳輸通道會大大擴(kuò)充,在當(dāng)前 20MHz的基礎(chǔ)上增至40MHz或者80MHz,甚至有可能達(dá)到160MHz。再加上大約10%的實(shí)際頻率調(diào)制效率提升,新標(biāo)準(zhǔn)的理論傳輸速度最高有望 達(dá)到1Gbps,是802.11n 300Mbps的三倍多。

而在下一代標(biāo)準(zhǔn)誕生之前,現(xiàn)有的802.11n也會進(jìn)行過渡性升級,支持三路乃至四路MIMO(多輸入多輸出)數(shù)據(jù)流,理論速度可從當(dāng)前雙路的300Mbps提升到三路的450Mbps、四路的600Mbps。Intel 5300芯片組、蘋果AirPort Extreme(2009年10月升級版)等實(shí)際上已經(jīng)支持三路MIMO數(shù)據(jù)流,連上新設(shè)備即可提供450Mbps的理論傳輸速度。

正式的IEEE802.11ac將必然會成為兼容多種數(shù)據(jù)格式的無線通用技術(shù)。目前IEEE's 802.11Task Group AC正在不斷的改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)草案,如何在有限的頻譜資源下達(dá)到址大的實(shí)際傳輸率,同時確保占用的硬件資源及硬件成本較低是未來IEEE 802.1lac標(biāo)準(zhǔn)的宗旨所在。陸續(xù)推出的IEEE 802.llac設(shè)備將為打造新一代無線網(wǎng)絡(luò)生活奠定基礎(chǔ)。除了在技術(shù)上取得了重大突破,IEEE 802.1lac也得到了產(chǎn)業(yè)界的大力支持,可以預(yù)見它們將會在未來的中短距離寬帶無線接入市場中占據(jù)非常重要的地位?! ?/p>

802.11ac與802.11n的同與不同

從核心技術(shù)來看,802.11ac是在802.11a標(biāo)準(zhǔn)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(shè)置上,802.11ac將沿用802.11n的MIMO(多進(jìn)多出)技術(shù),為它的傳輸速率達(dá)到Gbps量級打下基礎(chǔ),第一階段的目標(biāo)達(dá)到的傳輸速率為1Gbps,目的是達(dá)到有線電纜的傳輸速率。

802.11ac每個通道的工作頻寬將由802.11n的40MHz,提升到80MHz甚至是160MHz,再加上大約10%的實(shí)際頻率調(diào)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(dāng)然,實(shí)際傳輸率可能在300Mbps~400Mbps之間,接近目 前802.11n實(shí)際傳輸率的3倍(目前802.11n無線路由器的實(shí)際傳輸率為75Mbps~150Mbps之間),完全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(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,包括即將發(fā)布的802.11s無線網(wǎng)狀架構(gòu)以及 802.11u等。安全性方面,它將完全遵循802.11i安全標(biāo)準(zhǔn)的所有內(nèi)容,使得無線連接能夠在安全性方面達(dá)到企業(yè)級用戶的需求。根據(jù) 802.11ac的實(shí)現(xiàn)目標(biāo),未來802.11ac將可以幫助企業(yè)或家庭實(shí)現(xiàn)無縫漫游,并且在漫游過程中能支持無線產(chǎn)品相應(yīng)的安全、管理以及診斷等應(yīng)用。

802.11ad--應(yīng)用至上滿足多彩生活

802.11ad的出現(xiàn)針對的是多路高清視頻和無損音頻超過1Gbps的碼率的要求,它將被用于實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部無線高清音視頻信號的傳輸,為家庭多媒體應(yīng)用帶來更完備的高清視頻解決方案。

從無線傳輸最為重要的頻段使用上分析,由于應(yīng)用難度的增大,6GHz以下的頻段都不能滿足要求,經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)制定小組的確定,高頻載波60GHz頻譜成為了11ad的工作頻段。

目前看來,在此頻段上世界上大多數(shù)國家具備足夠空間以供其工作。并且通過對MIMO技術(shù)的支持,在實(shí)現(xiàn)多路傳輸?shù)幕A(chǔ)上,將使單一信道傳輸速率過1GHz,目前802.11ad草案中顯示的資料表明其將支持近7GHz的吞吐量。

面對如此驚人的無線傳輸能力,背后肯定將有一些短板來限制標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到這一水平。由于60GHz頻率的載波穿透能力很差,在空氣中信號衰減也比較嚴(yán)重,這就嚴(yán)重限制了其傳輸距離與信號覆蓋范圍,有效連接只能局限于一個不大的范圍內(nèi)。

不過雖然其信號覆蓋范圍受限制,但其頻譜將會比以往更加“純凈”,因?yàn)楝F(xiàn)在來看,當(dāng)今在此頻率下工作的設(shè)備還比較少。

所以從應(yīng)用的角度來看,11ad的出現(xiàn)主要是用來服務(wù)于家庭中各個房間內(nèi)設(shè)備的高速無線傳輸,比如實(shí)現(xiàn)高清信號的傳輸就相當(dāng)不錯。

首先,我們比較一下過去的以及未來的Wi-Fi的基本的物理層規(guī)范,如下圖所示。

IEEE小組介紹
▲新一代Wi-Fi中的物理層規(guī)范的技術(shù)演進(jìn)

如上圖所示,802.11n規(guī)范中最主要的新特性就是通過引入4x4 MIMO技術(shù),使用了更多的空間流。發(fā)展至802.11ac后,可實(shí)現(xiàn)的最大的空間流可達(dá)8x8 MIMO。此外還有其它的重要改變,包括:可選的160 MHz信道帶寬,以及引入了256-QAM調(diào)制機(jī)制。

總結(jié):每一次無線技術(shù)的進(jìn)步都與我們的生活密切相關(guān),與11n的誕生一樣,新千兆無線傳輸速率標(biāo)準(zhǔn)的提出是為了滿足我們?nèi)找嬖鲩L的無線傳輸需求,為打造新一代無線網(wǎng)絡(luò)生活奠定基礎(chǔ)。

無論從技術(shù)發(fā)展的本身或者無線互聯(lián)使用者對無線傳輸?shù)钠诖齺砜矗?02.11ac標(biāo)準(zhǔn)的確立都是具有特殊意義與使命的,雖然制定出一個兼容并蓄、統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還有很長的路要走,最終正式的802.11ac將必然會成為兼容多種數(shù)據(jù)格式的無線通用技術(shù)?! ?/p>

是否真的需要802.11ac呢?

智能終端確實(shí)發(fā)展的很迅速,到了2015年,全球移動數(shù)據(jù)流量將會增加26倍,同時視頻流量會占到所有流量的80%以上,甚至?xí)?,最關(guān)鍵的是互聯(lián)網(wǎng)50%的流量將通過WIFI網(wǎng)絡(luò),所以這是一個非常明確的信號,未來的WIFI網(wǎng)絡(luò)將承擔(dān)越來越多的數(shù)據(jù)流量。

其次根據(jù)芯片廠商未來三到五年的無線芯片的出貨數(shù)據(jù),我們可以看到,2013年802.11ac的芯片將會占到所有手機(jī)芯片的三分之一,到2014年會占市場份額的三分之二。同時平板電腦的802.11ac芯片的普及率將會更高,到2014年幾乎有八成以上的芯片或者網(wǎng)卡全部采用802.11ac標(biāo)準(zhǔn)。

“為什么會有這樣的趨勢產(chǎn)生呢?我想主要是兩個原因,第一個是因?yàn)楦蓴_,現(xiàn)在所有的移動終端包括我們的筆記本,幾乎都是用 2.4G頻段,那么2.4G頻段的干擾問題一直沒有辦法解決,因?yàn)橹挥腥齻€可用的信道,同時功耗也是個大問題。大家手上的iPhone,我不知道有沒有用超過兩天的,反正我是沒有,我一天要充兩次電。蘋果之所以沒有開放5.8G頻段,或者用更好的芯片,用兩條流、三條流的芯片,很大一部分的原因在于說功耗問題沒有辦法解決,所以,802.11AC在干擾和功耗上面,是它最有價值的兩個基礎(chǔ)點(diǎn),所以我們認(rèn)為,802.11ac接下來將會得到非??焖俚陌l(fā)展。” 蔡韡先生回答道。

后記:我個人認(rèn)為隨著智能終端的迅速增長,相關(guān)應(yīng)用對流量的要求也越來越高,例如視頻逐漸走向720P、1080P,我們對在線視頻也將要求這樣清晰度,那么對于流量就產(chǎn)生了更高的要求,在這些因素的驅(qū)動下,芯片廠商積極推出802.11ac芯片、網(wǎng)絡(luò)廠商積極推出預(yù)802.11ac無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,現(xiàn)在只待終端廠商將網(wǎng)卡升級為支持802.11ac的無線網(wǎng)卡,我們就能夠真正的享受到千兆無線了,相信隨著國際廠商的宣布將會支持,其他廠商也會很快跟進(jìn),相信千兆無線不遠(yuǎn)了。

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