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Wi-Fi网速暴增!揭秘MU-MIMO传输技术

作者:admin 来源: 日期:2018-05-14 14:03:41 人气:0 加入收藏 评论:0 标签:

也许你从未听说过MU-MIMO,但如果你是一名重度无线网络从业者,还是有必要了解下MU—MIMO技术的,因为,WiFi无线网络技术的下一轮革命已经悄悄来临,而MU-MIMO,就是开启大门的钥匙。

从你身边说起:WiFi网络最大的瓶颈在哪?

让我们抛开冗长繁琐的技术细节,请你扪心自问:现如今的WiFi网络,最大瓶颈是什么?除了传输距离这个不可逾越的物理障碍,你有没有发现,同一个WiFi网络内,设备越多越慢?自己家中还好,购物城、咖啡店里等公共WiFi网络人多时,简直慢的难以忍受。不管你是802.11abc还是xyz,只要有大量设备和你接入同一个WiFi网络,网速就会变成上班高峰期的北京地铁,挤得让你绝望,这是为何?

原因很简单:根据现有802.11ac标准,AP(就是路由器、热点)一次只能和一个客户端通讯。

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看明白了吗?同一个AP,在同一个时间段内,只能与同一个接入设备交换信息。这就像《鹿鼎记》里的韦小宝,后宫佳丽再多,每天晚上也只能宠幸一个。听起来很悲哀,但在三年前,WiFi联盟制定802.11ac标准时,却没有考虑这么多。

按照WiFi联盟解释,802.11ac标准被生生分成了两个阶段,第一个阶段大约在一年半之前开始推出,目标是迅速推出产品,让无线尽快达到1Gbps的速率,而信号发送方式依然沿用了老旧802.11n的模式:AP向360度范围内的所有方向发送信号,一次只能向一个客户端沟通来做传输,当一个客户端服务完之后,才会服务下一个,数据传输是“轮流”进行。

由于802.11ac有高达80MHz的频宽,在接入设备少的时候,问题还不大,但当接入的设备增加到数十、上百个,问题就来了,80MHz的频宽和传输总量被大量设备分割,大部分设备都在等待和路由器通讯,互相争抢资源,结果是大家都慢得一塌糊涂。

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救世主出现:何谓MU-MIMO?

那么,有没有办法让AP同时与多个设备通讯呢?解铃还须系铃人,WiFi联盟可没这么笨,他们留了一手,这就是802.11ac Triple E标准,又称为802.11ac 2.0。

在这个阶段,802.11ac终于不再“单打独斗”了,WiFi联盟引入了名为MU-MIMO的新功能,有了它,你的路由器就能同时跟多台设备通信了。你可以这么认为:MU-MIMO就是为了提高传统WiFi网络的低效率而生。

举例来说,

目前搭载4根天线支持4x4 SU-MIMO架构的802.11ac无线路由器,虽然其5GHz频段上的整体理论传输速率可达到1.73Gbps,不过在与传统单天线无线终端连接时,仅能发挥出单条流的传输速率,即理论最高速率也就433Mbps,而同一时间里其它1.3Gbps的容量都会被闲置着。

对于支持4x4 MU-MIMO架构的802.11ac无线路由器来说,当连接的无线终端都支持MU-MIMO技术时,该无线路由器能够在同一时间最多与4台终端进行连接和传输,这样路由器的总容量便都能够被充分利用上了,大大降低闲置情况。

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MU-MIMO是“Multi-User Multiple-Input Multiple-Output”的缩写,听起来很拗口的一个技术名词,字面含义却很好理解,直译就行了——“多用户多入多出技术”。

顾名思义,MU-MIMO是一种让你的路由器同时与多个设备沟通的技术,它是802.11ac标准第二阶段的里程碑,这种进步甚至比802.11b/g到802.11n,再到802.11ac来得还要大,因为版本号的进化只是提升了理论速率,MU-MIMO才是真正改善了网络资源利用率,换句话说,它的性能提升都是你看得见摸得着的。

听起来是不是很有意思?嗯,我们现在还要再给MU-MIMO戴上一顶帽子:只有具备MU-MIMO技术的设备,才能被称作“完整版802.11ac”,目前市面上炒得火热的那些智能路由,全都是“不完整版802.11ac”。

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直击问题根源:MU-MIMO是如何工作的?

OK,我们已经知道了MU-MIMO的主要目的是提升WiFi网络的效率,但它究竟用什么手段提高效率?带着这个问题,我们在Computex 2014现场采访了高通创锐讯产品管理暨网路事业群副总裁Todd D.Antes,看看他是怎么说的。

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首先,为了便于理解,你可以把传统的802.11ac路由器信号想象成是一个“圆圈”,这个圆圈就是信号的覆盖范围,天线在圆心,呈360度向外发射信号。在“圆圈”内的设备,路由器会依次与它们进行通讯,每次都是一个对一个,多了不行。

左为传统路由器,右为支持MU-MIMO的路由器,它们的信号“形状”是不同的

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802.11ac拥有80MHz的频宽,实际数据传输速率约为350Mbps左右,按照“一次只能服务一个”的原理,如果有两个设备同时接入网络,802.11ac就只能“轮着来”了,这样每个设备只能得到40MHz频宽,数据传输速率当然也会减半。

AP的频宽资源是有限的,MU-MIMO可以同时做三份工作,相当于频宽利用率提升了3倍

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而使用了MU-MIMO技术的802.11ac 2.0路由器则不同,它的信号并非360度全向发射,实际上,你可以把MU-MIMO路由的信号看作是“三道射线”,高通利用波束成型(Beamforming)和多用户分集技术,将信号在时域、频域、空域三个维度上分成三部分,看起来就像是同时发出三个不同的信号,射向三台不同的设备,这样,MU-MIMO路由就能同时“1 vs 3”。由于三个信号互不干扰,因此每台设备得到的资源是相等的,而且数据传输能同时进行,从路由器角度衡量,数据传输速率提高了2.5~3倍。

传统路由器(左)与支持MU-MIMO的路由器(右)最大区别就是速度和效率

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在高通的MU-MIMO路由器样机管理界面里,可以很清楚的看到三个设备的传输速率

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当一个网络内同时存在几十台甚至上百台设备时,这种互不干扰的工作模式好处就很明显了,路由器能用传统802.11ac三倍的速度处理请求,负载被大大分散,整个网络的延迟会有明显的下降。从手机角度来说,支持MU-MIMO的手机除了网速更快,还能更迅速的连上路由器,减少无谓的等待时间,接入WiFi网络时功耗也会变小。

不过,遗憾的是,MU-MIMO技术需要发送和接受设备两端都提供硬件支持,也就是说,你的路由器和手机必须同时支持MU-MIMO,WiFi才能能同时与多个设备通讯,市面上现有的家用路由器和大部分手机均无法支持MU-MIMO。

速度实测:秒杀传统802.11ac

高通在自家的Computex 2014展台上展示了一大波MU-MIMO设备,包括采用MU-MIMO技术、专供智能路由器使用的QCA998x和QCA999x网络解决方案,从演示来看,MU-MIMO速度确实惊人,它可以轻易将一台802.11ac路由器的数据传输速率提升两倍以上,从273Mbps提升至638Mbps,比802.11n到802.11ac升级还管用!

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这些计算机模拟多台设备,同时连入一个AP,并大量传输数据

左边是普通802.11ac路由,右边是带MU-MIMO的802.11ac路由,结果还用我说?

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