Wi-Fi早已融入了我們的日常生活,不過我們在機場、高鐵站、餐廳等人流密集的場所使用免費Wi-Fi往往會遇到無法連接或者已連接但不能上網的情況,這種體驗無疑是 糟糕的。 隨著Wi-Fi聯盟在CES2018正式發布802.11ax協議以及採用該協議產品的陸續推出,我們將迎來更穩定、速度更快的Wi-Fi使用體驗,並且802.11ax與VR/AR等物聯網應用 相互影響。
與目前廣泛使用的802.11ac相比 802.11ax有何不同?
首先需要了解的是, 802.11是現今無線局域網通用的標準,目標是提供現成的、易於實現的、易於使用的、具有跨供應商互操作性的短程無線連接,802.11標準由電氣和電子工程師協會( IEEE)制定,基於802.11標準的硬件由國際Wi-Fi聯盟組織(Wi-Fi Alliance,簡稱WFA)進行認證和商標授權,並保障使用Wi-Fi商標的商品互相之間可以合作。
回顧802.11標準的歷程還要追溯到1997年,第一代802.11定義了媒體訪問控制層(MAC層)和物理層,速率僅為2M;802.11a速率增加到11M;802.11a/g,核心技術使用 OFDM調製,筆記本電腦開始配置無線網卡,家用無線路由器大量出現,Wi-Fi開始飛速發展;802.11n引進MIMO,速率成倍提升,無線局域網技術發生大變革,智能手機出現,無線變成基本生活需求 ;802.11ac,高階QAM、高階MIMO,更大的頻寬,進一步提升無線速率,接下來就是802.11ax。
802.11ax在物理層繼續提升,組網部分引入大量LTE技術,為多用戶場景做了大量的優化,典型多用戶場景性能提升4倍。 具體來說有三大核心特色:一、1024-QAM更高階的調製方式,從802.11ac的256-QAM提升到了1024-QAM,大幅提升物理層協商速率25%。 二、OFDMA,包括對子載波,符號時間的修訂,使數理層協商速度提升,並在同一時刻為多個終端實現並行傳輸。 三、SR空間復用,引入BSS-COLOR快速識別BSS,提升信號接收和解調效率;通過CAA門限動態調整,降低信道干擾對信號發送的影響。
802.11ax還有一些改進,包括同時支持2.4G和5G兩個頻段,可向下兼容802.11a/b/g/n/ac;將MU-MIMO技術擴展了UL/DL雙向,多用戶場景性能進一步 提升;目標喚醒時間TWT(Target Wakeup Time)允許設備協商各自的喚醒時間和睡眠時間,減少空口競爭,延長電池壽命,實現更低功耗。
專為物聯網準備的802.11ah不敵802.11ax
可以看到,與下一代移動通信技術5G類似,802.11ax也在朝更大頻寬、更高速率、更低延遲的方向發展。 可使用160MHz的頻寬,輔以一系列新技術,802.11ax比802.11ac更高的無線傳輸速率、承載量,更強的抗干擾與穩定性,最高理論速率提升至802.11ac的4倍以上, 並能夠更好的適應高密度無線環境,這十分適合那些對數據吞吐、數據延遲、連接穩定性有一定要求的物聯網應用。
不過,Wi-Fi在物聯網中應用的同樣也有缺點,包括高能源消耗、覆蓋範圍以及頻譜擁塞等。 因此除了802.11ax,802.11ah(Wi-Fi HaLow)作為專為解決物聯網聯網範圍和能耗問題而引入的新協議也在2016年被IEEE批准。 802.11ah使用900MHz ISM的許可波段,提供較低功率需求的擴展範圍,使用預定義的wake/doze週期,並提供半徑為1公里的範圍,進一步優化功耗,它允許站點分組最小的爭用和 轉發,以擴展覆蓋範圍。
然而,基於802.11ah的Wi-Fi HaLow雖是專門為物聯網設計的低功耗長距離技術,但需要專門的無線接入點(或APs內部的無線電)和客戶端硬件,芯片廠商對802.11ah 的熱情卻微乎其微。 反觀802.11ax,無論是芯片廠商還是路由器廠商,都已經開始陸續推出相關產品。
拯救免費Wi-Fi的802.11ax何時到來?
與廠商對802.11ah反應冷淡不同,僅從CES2018上我們就看到了業界對802.11ax的期待。 Wi-Fi Alliance席凱文・羅賓遜表示:“美國家庭通過Wi-Fi連接的智能家電平均擁有量已經超過8台,因此802.11ax的標準將會更加關注連接的穩定性。第一批芯片將會在今年 上市,大面積鋪貨還要等到2019年。”
同時可以看到各大芯片廠商紛紛推出802.11ax產品,英特爾在CES期間展出其最新的802.11ax Wi-Fi芯片。 英特爾認為2018年新芯片將為消費級設備提供“更迅捷、更智能的Wi-Fi”環境,包括主流的有線、xDSL和光纖環境下的2X2和4X4家用路由器、網關設備等。 Marvell也在CES2018展示了新發布的IEEE 802.11ax產品線,基於新的標準首個提供完整的上行鏈路和下行鏈路上的多用戶的多入多出(MU-MIMO)和正交頻分 多址(OFDMA)技術,該產品線面向企業級應用,旨在達到提高用戶密度,連接可靠性和吞吐量的標準目標。
路由器廠商方面,D-Link在CES2018秀出了自家強大的下一代802.11ax Wi-Fi路由器,旗艦級DIR-X9000總的傳輸速度達到了驚人的11Gbps(1.375GB/s),支持三頻段、MU -MIMO,可同時滿足多個千兆有線網絡需求。 不過雖然D-Link把速度做上了天,但正如席凱文・羅賓所說,802.11ax的首要任務不是提升速度,而是強化複雜場景下的無線性能和穩定性。 華碩也展示了基於802.11ax的速度高達6000Mbps的雙頻RT-AX88U路由器,預計年底上市。
當然,想要真正進入802.11ax時代享受更好的Wi-Fi體驗除了芯片以及路由器的支持,手機、PC等終端設備也需要支持802.11ax。 HIS預測,支持802.11ax的設備將會從2019年的11.6萬台上升到2021年的5800萬台。
不過,對於家庭應用來說,802.11ac已經能夠較好的滿足需求,所以升級的速度並不會太快。 但對於會展、高鐵站、體育館等高密場景,802.11ax能夠帶來更加穩定和高速的Wi-Fi服務,對於升級的迫切性更高。 另外,AR、VR、4K視頻等對網絡吞吐有更高要求的物聯網應用也將驅動802.11ax的發展,其成熟與發展勢必對802.11ax落地產生重大的影響。
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