ICCSZ訊 具備Wi-Fi功能的設(shè)備無處不在。研究人員預(yù)測,截至2020年,全球無線互聯(lián)設(shè)備數(shù)量將升至500億臺1。因此,消費者不僅希望能在計算機、平板電腦、智能手機、電視和游戲機等不同設(shè)備上欣賞到豐富的多媒體內(nèi)容,還希望能夠提高設(shè)備的運行速度、可靠性以及電源效率。幸運的是,802.11ac標(biāo)準(zhǔn),或第五代Wi-Fi(5GWiFi)技術(shù)已應(yīng)運而生,作為下一步發(fā)展的關(guān)鍵,其能夠幫助無線通信行業(yè)滿足上述需求。
與之前的Wi-Fi技術(shù)相比,5GWiFi在傳輸千兆吞吐量方面,運行速度更快、效率更高。同時,其在5GHz帶寬上運行時,與相同帶寬上的其他802.11技術(shù)一樣支持向后兼容。此外,通過諸如傳輸(Tx)波束成形和低密度奇偶校驗檢查(LDPC)等技術(shù)組合,它還有望解決“有限的覆蓋范圍和連接速度(例如:速率)”等越來越困擾Wi-Fi的難題。
為了更好地理解這一難題,我們以家庭環(huán)境中典型的WLAN設(shè)置為例,其通過無線路由器連接不同的設(shè)備(如智能手機、平板電腦、筆記本電腦、打印機和電視等)。由于家中的樓層和墻壁也可能構(gòu)成連接場景里的一部分,不是家庭中的所有位置都能實現(xiàn)最佳的連接效果。大多數(shù)消費者憑直覺采取行動去改善連接狀況,例如,將房門打開以提高安裝在家庭活動室中WLAN接入點(AP)的信號效果。由于頻繁地改變家中的AP位置并不現(xiàn)實,我們需要采取其他方法來改善連接效果。
5GWiFi采用了兩種可選技術(shù),通過提高限定范圍內(nèi)的速率或吞吐能力來加速連接性能。其中,最有效的方法就是波束成形技術(shù),這是一種非專利技術(shù),能夠應(yīng)用于多種設(shè)備,并可將無線連接性能提升2-3倍。波束成形技術(shù)能控制射頻能量的方向,將其引向打算要接收信號的接收器,從而提高無線連接性能(圖1)。這種技術(shù)甚至還能讓無線信號繞過墻角或穿過墻壁,從而消除Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的盲點。
圖1.借助802.11ac(和802.11n)波束成形技術(shù),無論周邊有多少設(shè)備,集線器或AP都能讓無線信號直接傳向需要信號的設(shè)備。與此形成對比的是,傳統(tǒng)Wi-Fi技術(shù)只能在設(shè)定區(qū)域輻射無線信號,而該區(qū)域內(nèi)的任何設(shè)備都能接收該信號。
LDPC是一種正向糾錯編碼體系,常用于確保編碼可靠性并提高編碼增益。該方法于1960年代早期發(fā)明問世,能在背景噪聲較大、數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)損壞的頻率中傳輸信息。利用該方法,我們能大幅減少噪聲通道中信息傳輸丟失的幾率,從而確保傳輸高效可靠的信息,同時也能漸進地提高更大范圍內(nèi)的傳輸速率。
當(dāng)波束成形和LDPC技術(shù)結(jié)合使用時,相對于802.11ac的256QAM標(biāo)準(zhǔn)而言,其能夠提高整體的無線覆蓋范圍和速率并擴大其連接范圍。事實上,增益提升能達6到8dBm,帶寬提升擴展范圍高達3倍(圖2)。此外,除了可選用連續(xù)的160MHz通道或非連續(xù)的80+80MHz通道之外,5GWiFi還支持80-MHz通道,這就意味著將有更多的高速線路來支持增加的流量。換言之,5GWiFi只需在80-MHz通道上使用160-MHz頻率,就能將帶寬提高高達4倍。這些做法確實能大幅提高性能,那么這對終端用戶有什么實際價值呢?
圖2.LDPC和波束成形技術(shù)相互配合,能大幅提高接收器的吞吐能力和靈敏度。
為了回答這個問題,我們不妨設(shè)想這樣一個典型的企業(yè)場景。例如,辦公空間位于不同樓層,且有辦公室和小隔間等不同的辦公空間(圖3)。辦公設(shè)施周邊設(shè)置一個5GWiFi3x3WLANAP和幾個5GWiFi站點,為員工提供無線連接服務(wù)。我們利用與AP的不同距離來檢測是否使用波束成形技術(shù)時的吞吐量。距離為10米和20米時,無論是否使用波束成形技術(shù),吞吐能力均保持不變;距離為30米和40米時,我們明顯能看到使用波束成形技術(shù)提高了吞吐量;不過,波束成形技術(shù)最大的效果是當(dāng)距離達到50米時,這時使用波束成形技術(shù)能將吞吐能力提高到157Mbps,而不使用波束成形技術(shù)就只有87Mbps,也就是說吞吐能力由此提升高達80%。如果再配合使用LDPC技術(shù),那么還能進一步提高吞吐量。
圖3.5GWiFi波束成形技術(shù)能針對指定客戶端或設(shè)備提高連接范圍和數(shù)據(jù)速率。在本例中,該技術(shù)能將吞吐量提升高達80%。
消費者對更多連接設(shè)備和數(shù)據(jù)的需求無窮無盡,而企業(yè)網(wǎng)絡(luò)則必須努力滿足更大密度的用戶需求,同時改進用戶體驗,因此波束成形和LDPC等高級技術(shù)如今變得更加至關(guān)重要。通過大幅提高無線連接性能,我們能為傳統(tǒng)Wi-Fi技術(shù)向5GWiFi技術(shù)轉(zhuǎn)型鋪平道路,并為滿足未來不斷增長的需求做好準(zhǔn)備。
新聞來源:通信世界網(wǎng)
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