Wi-Fi系統(tǒng)效能大躍進(jìn)的秘密-802.11ac Wave 2

　　Wi-Fi網(wǎng)路效能與容量邁入新境界。802.11ac Wave 2的Wi-Fi規(guī)格由于支援多用戶多重輸入多重輸出(MU-MIMO)，不僅可讓無(wú)線存取點(diǎn)(AP)射頻頻譜運(yùn)用得更有效率，也能使下行鏈路的訊框同時(shí)傳送到多個(gè)基地臺(tái)，進(jìn)而提供比單用戶MIMO技術(shù)更高的容量。

　　向龜速的無(wú)線區(qū)域網(wǎng)路(Wi-Fi)說(shuō)再見(jiàn)，因?yàn)?02.11ac Wave 2的時(shí)代來(lái)臨了，Wi-Fi系統(tǒng)的效能與容量將邁入新境界。許多人大聲疾呼Wave 2無(wú)線基地臺(tái)(AP)無(wú)法為既有Wi-Fi基礎(chǔ)架構(gòu)創(chuàng)造價(jià)值，但事實(shí)證明并非如此。

　　接下來(lái)的內(nèi)文，我們將說(shuō)明802.11ac Wave 2的AP如何讓射頻(RF)頻譜運(yùn)用得更有效率，因?yàn)橛脩舳丝梢匝杆龠B線至基地臺(tái)與離線，讓其他用戶端獲得更多傳輸時(shí)間，即便是不支援Wave 2的用戶端也能受惠。由于Wi-Fi是共享媒介，因此縮短某些用戶端的傳輸時(shí)間能嘉惠所有用戶端(圖1)。

　　圖1　Wave 2帶領(lǐng)Wi-Fi系統(tǒng)效能邁入新境界。

　　今年Wi-Fi網(wǎng)路將出現(xiàn)更多支援多用戶多重輸入多重輸出(MU-MIMO)的用戶端設(shè)備，而Wave 2 AP能將資料同時(shí)傳送給這些用戶端，讓其他用戶端能更快存取RF頻譜，若把這想像成共乘的概念，當(dāng)大家響應(yīng)共乘，路上車輛就會(huì)減少，其他自行開(kāi)車的也會(huì)受益。

　　不論用戶端的空間串流是一個(gè)、二個(gè)或三個(gè)，當(dāng)可用的空間串流愈多，表示空間多樣性愈高，天線數(shù)量增加則可提高可靠性與訊號(hào)品質(zhì)，進(jìn)而改善MIMO效能，讓資料傳輸率更貼近資料速率。

　　部署Wave 2 AP的另一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)是保障既有投資，客戶已經(jīng)厭倦每?jī)赡昃鸵ㄖ没蛑匦录茉O(shè)Wi-Fi網(wǎng)路，只因?yàn)榧扔芯W(wǎng)路架構(gòu)無(wú)法讓新裝置的新功能發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，然而，Wave 2 AP可大幅降低此風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)Wi-Fi架構(gòu)更新的周期。

　　選擇Wave 1 AP時(shí)，有些廠商會(huì)表示，Wave 1就夠用了，何必買Wave 2呢?對(duì)此，我們將詳細(xì)探討射頻傳輸，破解上述負(fù)面宣傳，協(xié)助你做出正確的購(gòu)買決定。

　　如果要在眾多說(shuō)明Wave 2是正確選擇的理由中選出最重要的原因，那就是MU-MIMO技術(shù)可讓AP將下行鏈路的訊框同時(shí)傳送到多個(gè)基地臺(tái)，進(jìn)而提供比單用戶MIMO技術(shù)更高的容量。

　　MU-MIMO提高Wi-Fi容量　實(shí)現(xiàn)高傳輸率/低干擾

　　傳統(tǒng)Wi-Fi技術(shù)一次只能服務(wù)一個(gè)用戶端，遇到速度很慢的裝置時(shí)，傳輸時(shí)間會(huì)拉長(zhǎng)，以致于該基地臺(tái)服務(wù)的所有裝置都會(huì)受影響，如果網(wǎng)路中充斥著行動(dòng)裝置，這個(gè)情況就更加嚴(yán)重，不巧的是，現(xiàn)在的網(wǎng)路已經(jīng)被智慧型行動(dòng)裝置所占據(jù)。

　　目前市面上還沒(méi)有太多4×4架構(gòu)的用戶端，但即使只有1×1、2×2或3×3架構(gòu)的用戶端，增加射頻鏈仍可獲得更高可靠性的優(yōu)勢(shì)。

　　增加傳輸用的射頻鏈可改善下行鏈路效能，特別是MU-MIMO架構(gòu)，多加的傳輸裝置可加強(qiáng)訊號(hào)導(dǎo)引控制、達(dá)到更高資料速率，并降低干擾。

　　增加接收用的射頻鏈則可改善上行鏈路效能，藉由最大比率合成(MRC)技術(shù)，如果AP支援雙極化天線，AP可以在多個(gè)天線與不同極化方向下接收，達(dá)到更高品質(zhì)的訊號(hào)，并結(jié)合這些訊號(hào)提高接收品質(zhì)，對(duì)于天線數(shù)量少，且傳輸功率弱的單串流或雙串流用戶端是特別有用的設(shè)計(jì)，例如智慧型手機(jī)。

　　如果你還在因不支援MU-MIMO的用戶端裝置而質(zhì)疑此技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，是改變思維的時(shí)候了，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的用戶端包括單用戶或不支援MU的裝置，將會(huì)因MU用戶端而受益。

　　MU技術(shù)提升工作效率　具備更多空間串流

　　這是因?yàn)镸U技術(shù)可提升兩至三倍的工作效率，而增加的生產(chǎn)力會(huì)變成多余的傳輸時(shí)間，供更多裝置使用，特別是傳輸耗時(shí)的傳統(tǒng)用戶端(圖2)。

　　圖2　MU技術(shù)之高工作效率可供更多裝置使用。

　　空間串流數(shù)量和傳輸頻寬，與傳輸效能和支援的裝置數(shù)量息息相關(guān)。初期的Wave 2射頻晶片是4×4：4架構(gòu)，亦即四個(gè)傳輸與四個(gè)接收射頻鏈，并支援四個(gè)空間串流，而大部分的Wave 1晶片都是3×3：3架構(gòu)。

　　雖然四串流的Wi-Fi裝置尚未普及，空間串流數(shù)量增加仍具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，特別是在無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)路上，但Wi-Fi網(wǎng)狀網(wǎng)路常因多重跳躍的路由機(jī)制導(dǎo)致傳輸率降低，而透過(guò)更多、更高頻寬的串流，AP的無(wú)線連線能力將能達(dá)到Gigabit等級(jí)的速度。

　　MU-MIMO用戶端的支援將于今年開(kāi)始。事實(shí)上，市面上已有MU用戶端裝置，今日許多行動(dòng)裝置中的晶片都具備支援多用戶的能力，只要升級(jí)韌體就能獲得此功能，因此，如果看到現(xiàn)有裝置經(jīng)由軟體升級(jí)獲得MU支援，而無(wú)須購(gòu)買新裝置，別太驚訝。由于MU-MIMO需要用戶端支援，因此并非所有11ac用戶端都可以使用此技術(shù)，但預(yù)計(jì)近期內(nèi)就能看到具備MU-MIMO支援的用戶端。

　　MU-MIMO是長(zhǎng)期投資，因?yàn)槿狈U用戶端，而把Wave 2拒于門外，是短視近利的做法，短期的AP投資通常為期3年，與其執(zhí)著于當(dāng)下有限的用戶端支援，不如把眼光放遠(yuǎn)到6個(gè)月后的用戶端發(fā)展，因此，部署支援MU的AP，將AP投資年限延長(zhǎng)至4至5年更為合理。

　　MU-MIMO也能讓不完美的設(shè)計(jì)達(dá)到更高效益，尤其是Wi-Fi顧問(wèn)與網(wǎng)路管理員無(wú)法讓頻譜發(fā)揮最大效益時(shí)，例如適當(dāng)?shù)刂貜?fù)使用通道、AP位置、傳輸功率、天線選擇等。在預(yù)算、時(shí)間、架構(gòu)與業(yè)務(wù)需求等考量下，使用者可以持續(xù)調(diào)整Wi-Fi設(shè)備，直到達(dá)到最佳境界，至于其他人，即便網(wǎng)路管理者并不是專家，只要能讓盡力傳送的網(wǎng)路設(shè)計(jì)獲得更高效益，就是最大化投資者效益。

　　新世代的Wi-Fi晶片通常擁有更高工作效率與效能，而硬體經(jīng)過(guò)改良的AP通常具備更優(yōu)良的射頻元件、更完善的架構(gòu)，以及更強(qiáng)大天線子系統(tǒng)，因此能提升整體效能。11ac AP剛問(wèn)世時(shí)，產(chǎn)業(yè)的網(wǎng)路效能大幅提升，即便是11n用戶端也深受其惠，不僅規(guī)格不變，且效能提升，所以不論是哪一種用戶端，都可以期待新AP帶來(lái)的速率提升(圖3)。

　　圖3　802.11ac Wave 2無(wú)線基地臺(tái)讓射頻頻譜運(yùn)用更有效率。

　　新世代的Wi-Fi晶片　擁有強(qiáng)大天線子系統(tǒng)

　　當(dāng)射頻鏈增加時(shí)，AP需要更多電力。支援Wave 2的Ruckus R7105能提供符合802.3at標(biāo)準(zhǔn)的電力，并可將2.4GHz射頻輸出功率降低至25dBm，同時(shí)停用USB與第二個(gè)乙太網(wǎng)路(Ethernet)連接埠，以802.3af節(jié)能模式運(yùn)作。

　　聰明的ZoneFlex R710會(huì)自動(dòng)偵測(cè)電力供應(yīng)狀況，不論是直流(DC)電源、802.3at PoE或802.3af PoE電力，它都會(huì)自動(dòng)調(diào)整，達(dá)到最佳的802.11ac效能。

　　Wave 2價(jià)位比目前Wave 1 AP高一些，如果預(yù)算有限，還是可以選擇Wave 1基地臺(tái)，只是效能差很多。

　　或許你想等Wave 2達(dá)到160MHz通道后再購(gòu)買相關(guān)設(shè)備，但由于高頻寬通道會(huì)影響企業(yè)的頻譜效率，且大多數(shù)用戶端裝置都不太可能支援160MHz，所以這只是另一個(gè)“史上最快速AP”的宣傳口號(hào)，并不值得癡癡守候。

　　以現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的裝置與流量而言，Wave 2 AP很少會(huì)需要1Gbit/s以上的上行鏈路，即使有這個(gè)需求，也可以透過(guò)匯集電路方式達(dá)成，不必?fù)?dān)心802.11ac會(huì)影響您的骨干網(wǎng)路。