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发布时间:2020-01-17 00:23:27

一文看懂802.11ac和802.11n的区别

802.11n是在802.11g和802.11a之上发展起来的一项技术,的特点是速率提升,理论速率可达600Mbps(目前业界主流为300Mbps)。802.11n可工作在2.4GHz和5GHz两个频段。

Wi-Fi联盟在802.11a/b/g后面的一个无线传输标准协议, 为了实现高带宽、高质量的WLAN服务,使无线局域达到以太的性能水平,802.11任务组N(TGn)应运而生。802.11n标准至2009年才得到IEEE的正式批准,但采用 MIMO OFDM技术的厂商已经很多,包括华为、腾达、TP-Link、D-Link、Airgo、UbiquiTI、Bermai、Broadcom以及杰尔系统、Atheros、思科、Intel等等,产品包括无线卡、无线路由器等。

802.11ac简介

IEEE 802.11ac,是一个802.11无线局域(WLAN)通信标准,它通过5GHz频带(也是其得名原因)进行通信。理论上,它能够提供多1Gbps带宽进行多站式无线局域通信,或是少500Mbps的单一连接传输带宽。

802.11ac是802.11n的继承者。它采用并扩展了源自802.11n的空中接口(air interface)概念,包括:更宽的RF带宽(提升至160MHz),更多的MIMO空间流(spaTIal streams)(增加到 8),多用户的 MIMO,以及更高阶的调制(modulaTIon)(达到 256QAM)。

802.11ac和802.11n的主要差异

802.11ac与802.11n相比主要有四大技术演进:更宽的频宽绑定、更多的空间流、更先进的调制技术以及更灵活的MIMO机制。

一、信道绑定

增加无线电传输速度的一个简单而高效的方法就是给它更多的频率或者带宽,802.11a/b/g时代信道只有20MHz,为了获得更多的带宽,802.11n引入了信道绑定的技术,将两个20MHz的信道捆绑在一起,如今802.11ac能够支持80MHz的信道,即绑定4个信道,并且可以支持绑定8个信道,从而整个信道能够到达160MHz。如果将频谱资源比喻成马路的话,802.11a/b/g时代就好像是单车道,承载能力有限,而到了802.11n时代发展为双车道,大大提高了流量,而802.11ac可以达到8车道,承载能力可想而知(如图1所示)。

图1 802.11ac的理论频宽可达160MHz

表面看来,信道绑定的方式可以带来更高速率,但是在中国却有着一个必须解决的现实问题——5GHz频段频谱资源有限。在北美,2.4GHz频段有83.5MHz(3个不重叠的信道)的带宽,而5GHz频段能够承载的流量是2.4GHz的6倍,而且5GHz频段环境相对比较理想。而在中国,2012年之前5GHz频段可用资源只有100MHz(MHz),这就意味着在802.11a标准中,只有一个可用信道(80MHz),如果要实现蜂窝部署,没有足够多的信道可用(如图2所示)。随着工信部在2012年底关于5GHz频段的正式发文,上述问题得到了缓解,工信部明确发布了MHz频段的使用事宜,并且还在考虑进一步开放更多的频谱资源。这就意味着在802.11ac标准下,现有频谱资源至少可以保证有三个互不干扰的80MHz的信道可用,工信部的这一举措将大大加快802.11ac的商用过程,也是国家着力推广无线的一个标志。

图2 不同标准下的信道划分

二、8路数据流

802.11ac沿用了802.11n的MIMO技术,采用多天线技术,可以在不消耗更多带宽以及不增加传输功耗的前提下,增加数据吞吐量。这种方法把能量分散到多个天线上,从而使得每赫兹传输的数据更多,而总能耗保持不变,与此同时多天线设计还增加了可靠性。同样用道路来作比喻,如果说信道绑定只是增加了某一条马路的车道数量,那么MIMO技术则是增加了马路的数量,这同样也大大提高了马路承载能力,可以通过更多的车流量(如图3所示)。

图3 802.11ac的MIMO方式理论8个空间流

802.11n理论多可以支持4路数据流,而802.11ac则可以支持8路数据流。在802.11n标准商用过程中,芯片厂商用了大约两年的时间,才增加了一路数据流,商用芯片也只做到了3路数据流,由于成本和实际性能的原因,4路空间流的商用芯片一直未能面世,而要实现8路数据流的商用难度将会更大,目前为止商用的芯片还是以3路空间流为主。

三、256QAM调制技术

802.11ac技术也是通过物理方式加大信号承载密度实现的,在信号调制层面802.11n是采用64QAM,而802.11ac则达到了256QAM。QAM发射信号集一般用星座图表示,每一个星座点对应一个信号,星座点数越多,传输的信息量就越大

,常见的形式有16QAM、64QAM、256QAM,802.11ac协议标准采用的是256QAM,所以单载波承载的数据量可以达到8个比特(bit),而802.11n只能达到6个比特(bit),所以吞吐量也随之增加(如图4所示)。

图4 64QAM与256QAM的星座图

形象点来说,802.11n时代马路上运输的交通工具是小轿车,而现在802.11ac时代变成了大货车,运输能力自然比以前更大了(如图5所示)。但是新的调制方案虽然增加了单个载波承载的比特数,同时也相对增加了调制的复杂度,在实际应用中对于信号的稳定性和抗干扰要求更高,需要更佳专业的无线规划和实施经验。

图5 256QAM调制技术提高单载波数据量

四、多用户MIMO(MU-MIMO)

802.11ac技术演进中还有一个令人期待的技术,即多用户MIMO(MU-MIMO),之所以这么说是因为它会提高单个AP无线接入的终端数,缓解高密部署这一历史难题。802.11n技术中,同一时间MIMO只允许单用户使用,而802.11ac可以支持多用户MIMO,这意味着单个802.11ac的AP可以向两个或多个设备传送不同的数据流。我们可以想象一下走高速道路经过收费站时的情景,无论道路是几车道,要是收费站的关卡数量不够或者效率低下,就会引起堵车;同样,上文介绍的技术只是提高了高速道路的承载量,那么MU-MIMO将会是提高收费站效率的关键技术。可惜,目前代802.11ac芯片并不支持这个特性,第二代芯片会在 2014年底推出,到那时才会支持MU-MIMO。

总的来说,未来802.11ac会给Wi-Fi市场带来很大的革新,新的技术将会带来新的Wi-Fi体验,802.11a/b/g将成为历史,802.11n也将逐渐变得平庸,802.11ac将成为WLAN市场的主宰。

02.11ac与802.11n之间的区别

从核心技术来看,802.11a c是在802.11a无线Wi-Fi标准之上建立起来的,包括将使用802.11a的5GHz频段。不过在通道的设置上,802.11ac将沿用802.11n的MIMO(多进多出)技术,为它的传输速率达到1Gbps打下基础。

802.11ac每个通道的工作频率将由802.11n的40MHz,提升到80MHz甚至是160MHz,再加上大约10%的实际频率调制效 率提升,终理论传输速度将由802.11n的600Mbps跃升至1Gbps。当然,实际传输率可能在300Mbps~400Mbps之间,接近目前802.11n实际传输率的3倍(目前802.11n无线路由器的实际传输率为75Mbps~150Mbps之间),足以在一条信道上同时传输多路压缩视频流。

此外,802.11ac还将向后兼容802.11全系列现有和即将发布的所有标准和规范,包括即将发布的802.11s无线状架构以及 802.11u等。安全性方面,它将完全遵循802.11i安全标准的所有内容,使得无线Wi-Fi能够在安全性方面达到企业级用户的需求。

根据 802.11a c的实现目标,未来802.11ac将可以帮助企业或家庭实现无缝漫游,并且在漫游过程中能支持Wi-Fi产品相应的安全、管理以及诊断等应用。

802.11ac的未来

802.11ac将会变得越来越快,正如前面我们所提到的,802.11ac的理论值可达到7Gbps。虽然在实际生活和应用中并不会真正达到理论值,但是在未来的几年内如果下载速度被提升到了2Gbps,你也千万不要惊讶,256mb/秒的下载速度将会变得非常主流。

现在,越来越多的硬件设备制造商开始找寻如何能够真正发挥802.11ac潜力的产品。博通(Broadcom)、高通(Qualcomm)、联发科(MediaTek)、Marvell和英特尔(Intel)都开始准备在802.11ac标准上发力。另一方面,IEEE草案规范已经经历了数轮投票,Wi-Fi联盟的Greg Ennis表示,终的IEEE决定预计将在2014年年初。所以,如果你从现在开始在市场看到越来越多的802.11ac产品走进你的视线,千万不要怀疑,这就是未来的趋势。

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