802.11ax讓W(xué)i-Fi“高速公路”與“塞車”說拜拜

設(shè)想以下場景：當(dāng)你參加某場規(guī)模巨大的發(fā)布會(huì)時(shí)，一個(gè)激動(dòng)人心的新聞點(diǎn)突然出現(xiàn)，于是你閃了許多照準(zhǔn)備發(fā)到朋友圈。可惜幾乎所有人同時(shí)都在這樣做，一時(shí)間會(huì)場的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)變得比牛車還慢。不得已，你只好斷開免費(fèi)的Wi-Fi鏈接，改用付費(fèi)的4G流量，即使那些照片的總大小可能高達(dá)上百M(fèi)——實(shí)在沒時(shí)間等Wi-Fi網(wǎng)速回復(fù)正常水平了，畢竟再磨蹭一會(huì)兒，新聞可就變舊聞嘍。

為什么Wi-Fi一到重要時(shí)刻就會(huì)掉鏈子“塞車”？因?yàn)檫@是802.11ac特性使然。802.11ac當(dāng)然提供了非常快速的鏈接，但這一性能通常對低密度用戶環(huán)境比較有效，在用戶非常密集的環(huán)境中，802.11ac能夠提供的實(shí)際數(shù)據(jù)吞吐量就會(huì)顯著降低。因此，新一代的Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)802.11ax標(biāo)準(zhǔn)做出了改變，其目的就是要提高擁擠網(wǎng)絡(luò)空間中的數(shù)據(jù)吞吐量。那么802.11ax為提高數(shù)據(jù)吞吐量究竟做出了哪些重要改變，在提高擁擠網(wǎng)絡(luò)空間中的數(shù)據(jù)吞吐量的同時(shí)，還使得傳輸速率比上一代Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)提升了四倍之多呢？

高效PHY機(jī)制

新的Wi-Fi規(guī)范為802.11ax的物理層帶來了重大變化。但該規(guī)范仍可向后兼容802.11a/b/g/n和/ac設(shè)備，因此802.11ax STA可以與傳統(tǒng)STA相互發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。802.11ax STA傳輸時(shí)，這些傳統(tǒng)客戶還能夠解調(diào)和解碼802.11 ax數(shù)據(jù)包（但并非整個(gè)802.11ax數(shù)據(jù)包）報(bào)頭和退避。

802.11ax標(biāo)準(zhǔn)將對2.4GHz和5GHz帶寬進(jìn)行規(guī)范。此標(biāo)準(zhǔn)明確定義了四倍大的FFT，乘以副載波的數(shù)量。但是，802.11ax標(biāo)準(zhǔn)提供的一個(gè)重要變化是副載波間隔減少到此前802.11修訂版中副載波間隔的四分之一，同時(shí)保留了現(xiàn)有的信道帶寬。

OFDM（正交頻分多路復(fù)用）符號持續(xù)時(shí)間和循環(huán)前綴也增長了四倍，原始鏈接數(shù)據(jù)率保持與802.11ac相同，但提高了在室內(nèi)/戶外及混合環(huán)境下的效率和穩(wěn)健性。但此標(biāo)準(zhǔn)的確規(guī)定了室內(nèi)環(huán)境下的1024-QAM和更低的循環(huán)前綴比率，這將提升最大數(shù)據(jù)速率。

多用戶作業(yè)：MU-MIMO和OFDMA

802.11ax標(biāo)準(zhǔn)具備兩種作業(yè)模式，分別為單用戶模式與多用戶模式。

單用戶：在這個(gè)序列模式下，無線工作站（STA）在獲得媒體訪問權(quán)后一次發(fā)送并接收一個(gè)數(shù)據(jù)。

多用戶：此模式允許多個(gè)非接入點(diǎn)STA的同時(shí)操作。該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步將此模式分為下行和上行多用戶模式。下行多用戶模式是指接入點(diǎn)同時(shí)為多個(gè)相關(guān)無線STA提供的數(shù)據(jù)，現(xiàn)行802.11ac標(biāo)準(zhǔn)也包含此功能；上行多用戶模式是指數(shù)據(jù)從多個(gè)STA到AP的同步傳輸，這是802.11ax標(biāo)準(zhǔn)的新增功能，以往任何版本的Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)皆不具備這項(xiàng)功能。

在多用戶操作模式下，802.11ax還規(guī)定了兩種能夠在一定區(qū)域內(nèi)多路傳輸更多用戶的方式：多用戶MIMO和正交頻分多址（OFDMA）。在這兩種方法中，AP作為中央控制器控制多用戶操作的各個(gè)方面，這與LTE蜂窩基站控制多個(gè)用戶的多路復(fù)用相似。802.11ax AP還可將MU-MIMO與OFDMA操作結(jié)合起來。

MU-MIMO

802.11ax設(shè)備借鑒了802.11ac的執(zhí)行經(jīng)驗(yàn)，將使用波束成形技術(shù)同步將數(shù)據(jù)包發(fā)送至不同空間的用戶。換言之，AP會(huì)計(jì)算每個(gè)用戶的信道矩陣，并同時(shí)將波束導(dǎo)向不同的用戶——每路波束包含針對其目標(biāo)用戶的特定數(shù)據(jù)包。802.11ax一次可支持8個(gè)多用戶MIMO傳輸包的發(fā)送，而802.11ac一次只可支持4個(gè)MIMO數(shù)據(jù)包。而且，每次MU-MIMO傳輸都可能有自己的調(diào)制和解碼集（MCS）和不同數(shù)量的空間串流。

OFDMA

802.11ax所采用的在相同信道帶寬中服務(wù)更多用戶的另一執(zhí)行技術(shù)是OFDMA?；?02.11ac已經(jīng)使用的現(xiàn)有正交頻分多路復(fù)用（OFDM）數(shù)字調(diào)制方案，802.11ax標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步將特定的副載波集分配給個(gè)體用戶，即它將現(xiàn)有的802.11信道（20、40、80和160MHz頻寬）分為帶有預(yù)定義數(shù)量的副載波的更小子信道。802.11ax標(biāo)準(zhǔn)將最小子信道稱為資源單元（RU），最少包含26個(gè)副載波。AP依據(jù)多個(gè)用戶的通信需求決定如何分配信道，始終在下行方向分配所有可用的資源單元。它可能一次將整個(gè)信道僅分配給一個(gè)用戶——與802.11ac當(dāng)前功能相同——或者它可能對其進(jìn)行分區(qū)，以便同時(shí)服務(wù)多個(gè)用戶。

在密集用戶環(huán)境下，許多用戶通常無力爭奪信道的使用機(jī)會(huì)，現(xiàn)在正交頻分多址使用更小巧——但更具專用性的子信道同時(shí)服務(wù)多個(gè)用戶，因此提升了每個(gè)用戶的平均數(shù)據(jù)吞吐量。802.11ax系統(tǒng)可能通過不同的資源單元規(guī)模實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用。對于每一20MHz帶寬，信道的最小部分可容納9個(gè)用戶。

Qorvo最新Wi-Fi解決方案為802.11ax奠定基礎(chǔ)

802.11ax標(biāo)準(zhǔn)將在不同的頻率網(wǎng)絡(luò)中提供大幅提升的容量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為更多的數(shù)據(jù)、更多的設(shè)備和更多的服務(wù)。去年ABI Research預(yù)測，到2021年，802.11ax將占到預(yù)計(jì)出貨的210億個(gè)Wi-Fi芯片組的近60％。

為滿足802.11ax日益升高的市場需求，Qorvo最近推出的Wi-Fi FEM系列憑借其對802.11ac和Wave 2 1024QAM的支持，為802.11ax奠定了基礎(chǔ)。該系列中的5GHz FEM每條數(shù)據(jù)流的吞吐量超過1.2 Gbps（最多8條數(shù)據(jù)流），是目前可實(shí)現(xiàn)的最高數(shù)據(jù)速率。這些功能滿足了802.11ax的基本要求，例如多用戶多輸入/多輸出（MU-MIMO）、擴(kuò)展的范圍和高吞吐量，以及容量更密集的正交頻分多址（OFDMA）調(diào)制。

值得一提的是，在最新Wi-Fi解決方案中，Qorvo的BAW技術(shù)解決了散熱問題，提高了諧波合規(guī)性和帶緣性能，支持在整個(gè)分配頻譜范圍內(nèi)進(jìn)行廣泛的功率傳輸，為Wi-Fi應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了最大范圍和可靠吞吐量。