802.11ac与802.11n的主要差异

  无线新时代已经来临，802.11ac标准作为一个伟大的充满革命性和创新性地技术标准，将无线接入带入真正的G比特时代。在2014年，随着企业将需要支持越来越多的无线设备和带宽密集型应用程序，基于新802.11ac标准的Wi-Fi设备将受到越来越多用户的关注。《IP领航》将从本期开始聚焦802.11ac，带领读者了解新技术将带给我们的新价值。

    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，并且最高可以支持绑定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的理论频宽最高可达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（5725-5825MHz），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5150-5350MHz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方式理论最高8个空间流

    802.11n理论最多可以支持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，商用芯片最高也只做到了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最令人期待的技术，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，目前第一代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。

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