強化高密度傳輸性能　802.11ax重點轉向網絡容量

　　Wi-Fi標準不斷演進，802.11ax已經開始成為Wi-Fi產業(yè)討論的焦點。但值得注意的是，跟先前幾次重大標準升級相比，802.11ax的理論頻寬提升幅度相對有限，反倒將重點放在提升網路容量及網路管理能力，要藉此改善使用者在Wi-Fi裝置密度較高地區(qū)的使用體驗。

　　運作在5GHz頻段上的802.11ac具備超過1Gbit/s的理論傳輸速度，但在真實世界中，由于頻譜資源不足的緣故，802.11ac很少能提供這么高的頻寬給使用者。 因此，如何提升頻譜使用效率，已經成為Wi-Fi技術的使用者體驗能否進一步提升的關鍵。目前還在制定中的802.11ax將導入許多新技術來改善Wi-Fi的頻譜使用效率以及網路容量，而晶片與設備開發(fā)商將因此面臨新的設計挑戰(zhàn)。

　　802.11ax實體層設計出現(xiàn)重大變動

　　圖1　NI首席產品經理David Hall表示，為了提升網路容量與頻譜使用效率，802.11ax將采用許多新技術。

　　國家儀器(NI)首席產品經理David Hall(圖1)表示，802.11ac的理論傳輸速率很高，但實際上使用者很難享受到這么高的網路速度，因為頻譜太過壅擠。有鑒于此，相較于前幾次Wi-Fi標準重大升級都將理論頻寬表現(xiàn)當作主要賣點，802.11ax的理論頻寬升級幅度不大，但網路容量以及高密度環(huán)境下的表現(xiàn)將有顯著提升。

　　在高密度環(huán)境下，802.11ax使用者的平均資料傳輸速率將可比802.11ac高四倍。這也是802.11ax又被稱為高效率無線標準(High Efficiency Wireless, HEW)的原因。

　　為了實現(xiàn)更高的頻譜使用效率，802.11ax在實體層設計上做了許多重要改變，例如子載波間隔(Subcarrier Spacing)從802.11ac的312.5kHz縮小成78.125kHz，以便在有限的頻譜內塞入更多子載波，為更多用戶提供服務。

　　在波形方面，802.11ax借用了4G通訊所使用的正交分頻多工存取(OFDMA)，讓不同用戶可以同一時間利用頻道內的不同子載波上傳或下載資料，以便提升頻譜利用效率?，F(xiàn)有的802.11ac則采用OFDM技術，在資料上傳時，同一時間內，一個頻道內的所有子載波只會為一個使用者提供服務;至于下載資料時，則可支援多使用者同時下載。

　　此外，OFDM符碼長度(Symbol Duration)與周期前綴(Cyclic Prefix)也比802.11ac增加四倍，以便實現(xiàn)更穩(wěn)定的網路連結。

　　值得注意的是，雖然802.11ax并不強調頻寬提升，但該標準預料會將1024QAM調變列為強制支援項目，以便讓Wi-Fi裝置在訊號環(huán)境良好的情況下，能有比802.11ac更好的傳輸表現(xiàn)。

　　新技術帶來設計挑戰(zhàn)

　　Hall分析，縮減子載波間隔，將會使802.11ax系統(tǒng)對于頻率飄移更加敏感，開發(fā)商必須特別注意頻率的精準度以及子載波的配置。至于1024QAM調變的導入，則會使誤差向量幅度(EVM)的要求更嚴格，很多晶片開發(fā)團隊可能會在這部分遇上大考驗，儀器供應商也是。在1024QAM調變的條件下，收發(fā)器的EVM要達到-35dB，向量訊號分析儀(VSA)的EVM水準更要再降10dB，達-45dB。

　　針對802.11ax的研發(fā)與測試挑戰(zhàn)，NI已發(fā)表WLAN Measurement Suite先期使用版，可支援IEEE 802.11ax(Draft 0.1)高效率無線標準草案。該套件能夠在802.11實體層規(guī)格大幅修改的情況下，協(xié)助工程師安心量測自己的802.11ax設計。

　　WLAN Measurement Suite兼具功能與彈性，可以幫助研究人員、工程師與技術人員產生并分析多種802.11波形，例如802.11a/b/g/n/j/p/ac/ah/af。由于WLAN Measurement Suite的最新更新著重于802.11ax，因此使用者將能因此加快802.11ax裝置的開發(fā)步伐。這套軟體支援 802.11ax的重要功能，包括更窄的子載波間隔、1024QAM，以及多重使用者。

　　更新的量測套件也包含LabVIEW系統(tǒng)設計軟體范例程式碼，可以幫助工程師快速且輕松地進行WLAN自動化量測作業(yè)。

　　802.11ax研發(fā)要提前起跑

　　雖然802.11ax標準預計要等到2019年才會正式公布，目前還只是0.1版草案，但許多晶片大廠現(xiàn)在就已經開始動起來了。

　　Hall認為，這是因為802.11ax從4G借用了部分技術跟觀念，但Wi-Fi設備顯然不會有4G基地臺等級的資源來支援或實作，因此，802.11ax將會為晶片和產品開發(fā)帶來許多挑戰(zhàn)。即便是資源充沛的大廠，也要現(xiàn)在就開始研發(fā)布局，以確保日后能跟得上市場腳步。