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網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程師招聘專欄 4G/LTE通信工程師最新職位列表 通信實(shí)習(xí)生/應(yīng)屆生招聘職位

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 [經(jīng)驗(yàn)] 小米4c的MU-MIMO是什么？WLAN新技術(shù)科普
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論壇元老
鎵嬫満鍙風(fēng)爜宸查獙璇? style=


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發(fā)表于 2015-10-27 09:51:49  只看樓主  QQ
以往的路由器市場被認(rèn)為是不怎么進(jìn)步的行業(yè)，但這幾年迎來爆發(fā)，不僅智能路由器概念興起，傳統(tǒng)高端產(chǎn)品也開始了軍備競賽，AC5300、WAVE2、MU-MIMO等等，一系列新技術(shù)名稱讓人摸不到頭腦。本篇筆者就來給大家詳細(xì)解讀一下這些新技術(shù)。

AC5300：


要理解這個(gè)新的旗艦規(guī)格，首先還是要復(fù)習(xí)一下WLAN的提速原理。提高WLAN速率的方式其實(shí)和提高公路通過能力很相似，那么在公路上是怎么做的呢？


當(dāng)今的交通樞紐（來自網(wǎng)絡(luò)）

公路建設(shè)其實(shí)是三個(gè)維度上的加強(qiáng)，首先，我們可以提高路面質(zhì)量，減少坑洼一馬平川，減少需要停頓的路口，這樣可以提高公路的限速，讓汽車跑得更快，這是第一維（X）；此后，就是對公路的擴(kuò)寬，增加可以同時(shí)通過的車道數(shù)量，讓公路可以跑更多的車，這是第二維（Y）；而第三維（Z），則是建設(shè)多層高架橋，充分利用上下空間，再次擴(kuò)增車道數(shù)量的同時(shí)，為各種不同需求的車輛進(jìn)行分流，提高效率：通過這樣三維立體化的加強(qiáng)，就可以最大限度地防范交通擁堵的發(fā)生。

維度公路WLAN
X軸提高限速提高信號調(diào)制位數(shù)
Y軸擴(kuò)寬道路提高頻寬
Z軸建設(shè)高架橋MIMO天線多空間流
公路和WLAN加強(qiáng)方式比較

接下來就可以言歸正傳說說WLAN了，其實(shí)它也是像公路一樣通過三維立體化的思路來進(jìn)行提速。首先，對應(yīng)X軸的提升公路限速，WLAN的方式是提高信號的調(diào)制技術(shù)，采用更高的調(diào)制位數(shù)，比如將802.11n的64位（64-QAM）提高到802.11的256位（256-QAM）以提升信號的容量；而對應(yīng)Y軸的擴(kuò)寬道路，WLAN對應(yīng)的則是在頻域上將信道的頻寬擴(kuò)寬，這樣類似載波聚合，可以使用更大規(guī)模的信號來提高傳輸帶寬；最后對應(yīng)Z軸的建設(shè)高架橋，WLAN的方式是通過MIMO天線技術(shù)建立多條空間流，來成倍提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸挘@些空間流是依托于實(shí)體天線而存在，即是我們目前常見的多天線網(wǎng)卡和路由器產(chǎn)品。

版本802.11a802.11b802.11g802.11n802.11ac
頻率5GHz2.4GHz2.4GHz2.4GHz/5GHz5GHz
單流速率54Mbps11Mbps54Mbps150Mbps433Mbps
MIMO///600Mbps(4*4)1700Mbps(4*4)
WLAN標(biāo)準(zhǔn)各版本規(guī)格比較

這樣解說，就非常容易理解WiFi速率提升的原理了，需要注明的是，XY平面上的擴(kuò)展，是IEEE所制定的802.11標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定，通常被統(tǒng)稱為WLAN標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)的提升，而MIMO天線技術(shù)則是在802.11n開始支持，目前新的802.11ac wave2支持到最多4條空間流。


常見的WLAN規(guī)格（來自網(wǎng)絡(luò)）

但是這些還不夠，按照802.11ac和802.11n的標(biāo)準(zhǔn)，目前可以實(shí)現(xiàn)的雙頻最大速率規(guī)格是150*4+433*4=2333Mbps，和旗艦產(chǎn)品的ac5300仍相差甚遠(yuǎn)，這時(shí)就需要來源于標(biāo)準(zhǔn)之外的技術(shù)加持，不過思路上還是和上面一樣。


傳輸速率和調(diào)制及頻寬的關(guān)系（來自網(wǎng)絡(luò)）

首先X軸這邊還有空間，802.11ac默認(rèn)256-QAM，802.11n默認(rèn)64-QAM，廠商們表示信號調(diào)制還可以提高（當(dāng)然需要收發(fā)兩端都支持）。最先實(shí)現(xiàn)的則是博通，它發(fā)明了兩個(gè)名詞，從64-QAM到256-QAM稱為TurboQAM，有三分之一的提升，即150Mbps到200Mbps，而從256-QAM到目前的極限1024-QAM稱為NitroQAM，則是25%的提升，2.4GHz下單流速率提高到250Mbps，5GHz下則提高到542Mbps。


博通官方有關(guān)NitroQAM的宣傳資料

Y軸由于信道分配是定死的，牽一發(fā)動全身，無法改變，接下去只能在Z軸上動手，廠商們的辦法更絕，由于5GHz信道資源富余，高端產(chǎn)品上會同時(shí)生成兩個(gè)5GHz無線網(wǎng)絡(luò)，這樣802.11ac的總帶寬就會直接翻倍。


當(dāng)今旗艦路由器產(chǎn)品規(guī)格表（來自網(wǎng)絡(luò)）

于是，通過三個(gè)網(wǎng)絡(luò)的疊加，250*4+542*4*2=1000+2166*2=5333Mbps，就是我們目前看到的恐怖的ac5300帶寬數(shù)值（由于是約數(shù)，也有廠商宣傳為ac5400甚至ac5600）。同理，去年的ac3200的旗艦規(guī)格也是如此得出，只是沒用上4流和1024-QAM技術(shù)而已。

MU-MIMO：


前面的ac5300看起來很霸氣，但只是旗艦級路由器專屬，對普通用戶而言只是望梅止渴，而接下來要說的MU-MIMO技術(shù)則相對更接地氣一些。

MU-MIMO，中文叫多用戶多入多出技術(shù)，定義上講就是可以利用多空間流，讓路由器可以和多個(gè)終端同時(shí)通訊的技術(shù)，屬于新的802.11ac wave2標(biāo)準(zhǔn)的新特性之一。不過直接這么說跟空話沒什么區(qū)別，沒幾個(gè)人聽得懂，下面筆者會從原因和作用兩方面來具體解析。


高通對MU-MIMO的解析圖

前面說了，MIMO天線的應(yīng)用讓W(xué)LAN有了巨大的帶寬，但這需要收發(fā)兩端都支持，在路由器高歌猛進(jìn)的同時(shí)，網(wǎng)卡行業(yè)卻鮮有提升，2*2MIMO的已經(jīng)算多了，上4*4的路由器也是浪費(fèi)，因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的SU-MIMO下，路由器只能同時(shí)和一個(gè)無線終端通信，多設(shè)備則需要排隊(duì)，剩余的兩條空間流無法得到有效運(yùn)用。而MU-MIMO的運(yùn)用就可以改變這個(gè)局面，它可以將剩余的空間流分配給支持對應(yīng)數(shù)量的終端，比如旗艦的4流路由器，掛了一個(gè)兩流終端之后，可以將剩下的兩條流分給另一個(gè)兩流終端或者兩個(gè)單流終端，達(dá)到有效利用的同時(shí)，降低多設(shè)備造成的網(wǎng)絡(luò)擁堵，也給了路由器廠商們繼續(xù)飚天線的理由，當(dāng)然也許最后一條才是重點(diǎn)。


高通：MU-MIMO可以避免因排隊(duì)造成的平均速率下降

不過可惜的是，MU-MIMO和前面的TurboQAM、NitroQAM一樣，都需要收發(fā)兩端特別支持才可以，又給了廠商們催各位換手機(jī)、電腦、網(wǎng)卡等的理由，不過好在這項(xiàng)技術(shù)的產(chǎn)品價(jià)格還算親民，比如最近火熱的千元檔手機(jī)小米4c就支持這項(xiàng)技術(shù)，換起來成本還能接受。


小米官方對于MU-MIMO的宣傳

好啦，通過上面的解說，想必各位已經(jīng)對這些WLAN新技術(shù)有了清晰的認(rèn)識，以后再看到廠商們高大上的宣傳，可別再“雖但厲”了哦。
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    發(fā)表于 2015-10-27 10:02:49 
    mumimolte上tm8和tm9都有

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