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离802.11ax全面终结802.11n只剩2年?
2022-05-17

在Wi-Fi技术演进的20年时间里,无线技术的发展速度已经超出了所有人的预料。而得益于智能手机等移动终端的全面普及,人们对Wi-Fi的需求也越来越高,即便是影响广泛的802.11n,似乎也正从主流电子设备的标配中消失。那么距离802.11n的全面终结还有多久时间呢?

802.11n的终结者:802.11ax

根据经济合作与发展组织(OECD)预测,一个四口之家的无线连接设备数量现在已经达到了平均每户10台。而据跨政府贸易组织预测,到2022年这个数字将跃升至50台,并且所有这些无线连接设备都将在同一个网络中竞争带宽。面对上述趋势,一般的802.11n无线设备,不论是速率还是承载上显然都无法应对。

那么当下正在快速普及的802.11ac无线标准呢?它不是已经让人们突破千兆无线的屏障了吗?对大多数人来说带宽应该是充足的呀。

然而实际上,Wi-Fi的问题并不总是在速度层面上,Wi-Fi更大的问题是拥塞,以及如何处理大量与无线相关的应用甚至化解大并发的网络。面对这些问题,802.11n、802.11ac并没有很好的特性可供解决。这时,新一代Wi-Fi技术演进版本--

802.11ax就逐步被确立起来,以应对大幅提升的带宽与承载需求。而届时802.11n也将被802.11ax彻底终结掉。

802.11n也将被802.11ax终结

可能有人会问:终结第四代无线技术802.11n的任务不是该第五代的802.11ac来完成吗?为什么会是第六代的802.11ax呢?

答案是:这是由各自无线协议的兼容性所决定的。802.11ac只在5GHz频段上运行,而当下主流的802.11ac无线路由器,实际都是802.11n/802.11ac双制式产物。而即将到来的

802.11ax才与802.11n一样,是可同时工作在2.4G和5G频段下的无线协议。也正因为如此,决定了802.11ax的终结者身份。

2802.11ax的终结潜力有多大?

802.11ax的终结潜力有多大?

那么,以终结者身份亮相的802.11ax在功能特性上有怎样的潜力呢?

首先,

802.11ax将会减少拥塞。

随着Wi-Fi使用的大普及,现在场景中无线大并发的情况、短报文的情况越来越多,但传统的Wi-Fi协议对于处理大并发和大量短报文并无优势,而802.11ax却针对这些场景做了大量的改进和优化。

802.11ax针对大并发、大承载进行优化

802.11ax不仅将Wi-Fi工作原理重新设计过,而且从LTE技术中引入了一些最佳实践,因此更具有解决上述问题的潜在特质。

具体来说,802.11ax的核心是将4G LTE蜂窝基站中使用的正交频分多址(OFDMA)技术引入进来。

利用OFDMA技术,每个频道被切分成数百个较小的子载波,用户在规定时间内只占用多个子载波组合成的一个子集,

大大提升了同一信道带宽的利用效率。而且让终端可不依赖于多用户多入多出(MU-MIMO)机制,赋予其另外一种更稳定可靠的多用户并发传输模式。

802.11ax

引入OFDMA技术

如果“举个栗子”来看,传统Wi-Fi版本中的数据传输,就像银行只有1个柜台,人们必须排队办业务。MU-MIMO技术则相当于有4个出纳员和4条线路,但是人们仍需排队等待。而使用OFDMA,1个出纳员能力爆发,可以同时处理大量客户的业务,人们不用再排队等待了,因此可以有效减少拥塞问题。

并且

802.11ax标准利用OFDMA技术,加之

同时支持2.4GHz和5GHz频段,还能创造出更多可用的数据通道。

此外,通过在多AP多用户并发场景中

引入

一部分LTE领域的组网特性,也能让信号的抗干扰性大幅提升。

3802.11ax让无线提速、覆盖更广

其次,

802.11ax让无线再提速。

理论上,

802.11ax的物理层速率,大约比时下最新的802.11ac wave2提速38.5%。其中,在802.11ax的规范中,

引入了一个更为高阶的调制编码方案1024QAM,可支持每个OFDM symbol(符号)携带更多的数据传输,这部分的提升就达到了25%。

802.11ax引入高阶调制编码方案1024QAM

以802.11ac为例,

如果使用了160MHz的频宽单流传输,最高理论无线传输速率可达866Mbps;而

802.11ax的传输速率可提到1.2Gbps。如果考虑8x8 MIMO环境,802.11ax的理论速率更能飙到9.6Gbps。

802.11ax与802.11ac物理层速率对比

有专家指出,如果通过更合理的软件调度,更好的多用户协商,以及对资源的优化利用,在典型的多户并发场景中,通过部署802.11ax,整体性能可提升4倍左右。

再有,

802.11ax

让无线覆盖更广。

在相同带宽下,802.11ax可采用点数(采样点数量)更多的FFT来还原信号。由于采样点数量与子载波数量一一对应,所以FFT点数越多,说明其子载波数越多,而子载波的间隙也就越小。

较窄的子载波间隔以及增加的符号持续时间,都可提升信号健壮性,扩大信号覆盖

在802.11ax中,子载波间隙可从312.5kHz降至78.125kHz,而其对应的符号持续时间则会增加4倍,更有利于确保信号的健壮性,以及获得覆盖至更远的信号范围。

4802.11ax的其他功能优势

802.11ax的其他功能优势

除了上述关键优势外,802.11ax还增加了其他一些新的技术点,包括:

·上行MU-MIMO:在802.11ac wave2 下行MU-MIMO的基础上,

加入了上行MU-MIMO特性,实现了完整意义上的多终端并行传输。

上行MU-MIMO

·空间复用:能够高效识别空口冲突并进行退避,结合动态空闲信道评估与动态功率控制等手段,可进一步提升干扰信号识别与降噪性能。简言之,即

允许接入点(路由器)在何时传输数据方面做出更智能的决策;同时可以更快地丢弃接收到的干扰报文。

·目标唤醒时间(TWT):使得AP能够告诉终端什么时候进入睡眠状态并何时醒来,通过提高唤醒和睡眠效率

有助于延长智能手机和其他移动设备的电池寿命。

802.11ax技术有助于节能降耗(广播目标唤醒时间操作示例)

那么,802.11ax时代究竟何时能够到来呢?

5802.11N全面终结只剩2年

802.11ax时代何时到来?

现在以高通、博通、Quantenna等为代表的芯片厂商纷纷推出了802.11ax无线芯片,部分“手快”的厂商更拿出了支持802.11ax的家用级路由器以及企业级无线AP,但仍属凤毛麟角,而且

能与之匹配的802.11ax终端设备尚未出现。

802.11ax

将成为802.11n的终结者

不过根据目前主流无线厂商公布的产品演进路线可以预测,到2018年下半年,第一批802.11ax终端就会上市。到2019年,预计至少30%以上的终端都会支持802.11ax。

而且鉴于

802.11ax的最终标准有望于2019年被正式确立

,大量802.11ax相关设备必会快速跟进,届时802.11n也就真正可以宣告退役了。

802.11ax的最终标准有望2019年确立

不仅如此,802.11ax还有望进一步拓展Wi-Fi市场规模,特别是在家庭、企业和公共场所等用户密度较高的区域内铺开。有预测指出,支持802.11ax的总设备出货量将从2019年的11.6万台增加到2021年的5800万台,市场空间相当广阔。

不过,在向802.11ax演进的过程中,无线设备厂商是否能够把握时机攻城略地,还要看各自的技术功底是否深厚。因为要

想打造一款可真正商用的802.11ax设备,不仅要具备长期良好的上下游产业链布局、自身硬件设计实力(802.11ax需要多天线、多射频等硬件设计基础,没有长时间积累很难做好),

还要有强大的自身软件预研能力(实际场景中,大量的报文处理机制和网优算法都需要进行优化)从旁辅助才行,而现阶段摆在厂商面前的挑战显然还不少。

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