8011ac深度技术分析

1、02.11ac深度技术分析802.11ac是专门为5GHz»段设计，特有的新射频特点，能够将现有的无线局域 网的性能吞吐提高到可以与有线千兆级网络相媲美的程度 ，其采用了众多的技术,一、概述由于多数的802.11n设备是为2.4GHz频段设计,2.4GHz本身的可用信道较少， 同时还有其它工作于2.4GHz频段的设备（例如蓝牙，微波炉、无线监视摄像机等） 的十扰，即使在双空问流40Mhz频宽下其连接速率能达到300Mbps但是实际网 络环境中，由于相互的信道冲突等原因，其实际吞吐并不高，用户体验差。802.11ac是专门为5GH濒段设计，特有的新射频特点，能够将现有的无线局域 网的性

2、能吞吐提高到可以与有线千兆级网络相媲美的程度。802.11ac作为IEEE无线技术的新标准，它借鉴了 802.11n的各种优点并进一步 优化，除了最明显的高吞吐特点外，不仅可以很好地兼容802.11a/n的设备，同 时还提升了多项用户体验。在802.11ac的网络中，每个无线接入点可以接纳更多的客户端，为每个并行的 业务流提供更多的带宽，同时具有更低时延更省电的优点。二、802.11ac主要技术特征由于802.11n在MACg已经很优异了，因此802.11ac在MA（E上的改进并不多， 主要通过PHY®来提升其基础速率。PHYS的改进1、更密的调制模式802.11ac继续采用802.

3、11a中OFD涮制方法，但是将阶数从 802.11n中的64 阶提高到了 256阶。256-QAMK得每个子载波的数据比特数从 6提到8,从而使 得速率增加了将近33%由于256-QAhM十扰更加敏感，适合于信噪比高的环境， 因此256阶正交调幅主要在64阶正交调幅已经可靠覆盖的范围内才有帮助。虽 然256-QAM提供了更高的速率，但是它并没有增加有效的覆盖距离。例外，不像802.11n中那样可以采用非等星座调制，在 802.11ac中，当多条流 同时发送时，每条流都必须采用同等大小的星座。 而前者对于多空间流特别是波 束成形来说却非常有益。2、更宽的信道带宽由丁 5GH塑段可以提供更多的信道

4、和更宽的频宽，802.11ac将信道频宽从802.11n的20MH济日40MH敬升到了 80MHZ甚至是160MHZ频宽的提升带来了可用数据子载波的增加。80MHm用的子载波数量达到234个, 而40MHZR有108个，这样80MH就可以带来2.16倍的增速。小小的副作用就 是，需要将相同的传输的功率分隔到多出来的子载波上，从而造成信号的覆盖范围会稍稍减小，但是总的来说还是好的。频宽的提升带来了信道化的难题。不过 802.11ac依然沿用802.11n简单有效的 做法。就如802.11n中将相邻的两个20MH於并为40MHZ勺做法一样，80MHZft 是通过相邻的连个40MH苛并而来。80MH

5、巫须是使用相邻的40MHZfB合并，而 且80MHZ±|、可相互没有交义重叠。由丁通过连续的 80MH苛并得来的160MHZ> 之乂少，所以160MHM以使用不连续的80MH於获得，就是80+80模式。信道 化如图1所示：图1信道化示意图40MH额宽中有主信道和副信道（也就是第二个20MHZ言道）之分，那么在80MHZ 中依然也是有区分的。在80MH或宽的信道中，必须选一个20MHZ乍为主信道， 那么这个主信道所在的40MHZ言道中，剩余的20MH站道称为副（第二）20MHZ信 道，而不包含这个主信道的40MH辙为副（第二）40MHZ言道。如图2所示。那么信道频宽的增加是否意味

6、着更少的可用信道和更多的信道冲突呢？其实是不会的。在5G频段，我国已经开放的有149,153,157,161和165频段，虽然目前 只能部署一个80MHZ勺频段，但是现有的机制允许两台设备同时部署在同一个 80MHZ其中一台将其主信道部署在低40MH函宽上，另外一台部署在高40MHZ 频宽上，那么即使两台同时传输，仍然可以保证可用无冲突的40MH额宽。这个 与已有的部署在40MH额宽上的802.11n来说是一样的。DyrulrrtlS 血mdwxfllhinAO MHz图2信道命名示意图另外，在80MH如宽上传输，802.11ac增强的RTS/CTSL制可以很好的协调802.11ac与802.

7、11a/n设备之间的信道占用情况。当 802.11a/n的主信道处丁802.11ac部署的80MH额宽内，如果重叠的部分不是在含有主 20MH石勺40MHZ 频宽上，那么802.11ac可以动态降级到40MHZ莫式，会获得相应40MHZ®宽对 应的吞吐，如图3(a)所示；如果重叠的部分含有主20MHZ勺40MHZ®宽上，那么 802.11ac与802.11a/n通过竞争获取信道的使用权，假设占用机会各50%那么 802.11ac将有一半时间使用80MH冻发送，因此获取一半的吞吐，与图 3(a)获 取到的吞吐量是一样的。因此，信道频宽的增加并不会造成更少的可用信道和更多的信道

8、冲突802 1 函$02 Uac阿地国她)3、更多的空间流在802.11n中，空间流最多为4条，而802.11ac将此上限提升到了 8条。单单 这一项就能使吞吐翻倍。在单用户传输中，每条流的MCSfK是一样的。在新的MU-MIM散术中，每个STA的最多使用4条流，且对所有用户来说，每条流 MCS 必须一样。以上三点，使得802.11ac的速率最高可以达到 6.9Gbps。以下为802.11a/n/ac 的射频参数与速率的对比分析：K? I AwtwtV 24 4 S5i4、波速成形任何使用多天线的设备都能够在任意时间内对任何其他设备进行波速成形。802.11ac定义了一种探测协议（VHT So

9、unding protocol）。该协议可以让接收端 有机会帮助发送到更好地进行波速成形工作。该协议规定Beamformer（波速成形发送端）通过发送NDPA数据包通告）来初始 化波速成形序歹0。在 NDP/, Beamformer在NDP/为每个Beamformee（波速 成形接收端）添加了 STA信息字段，同时在该STA信息字段设置了相应STA的AID 信息，这是为了让每个Beamformee能够准备接受压缩的VHT波束成形帧。NDPA 帧至少包含一个STA信息字段。VHT-NDP艮文会紧跟着NDPAS送，中间仅仅问 隔一个SIFS。NDPg除了是SIFS+VHT-ND赖，不能是其它帧。如

10、果NDP电含不止1个STA字段，那么NDP阳须以广播方式发送，即 RA（Receiver Address）必须是广播地址，否则以单播发送，RA为接受端地址。每个预定的接受者使用VHT NDP勺前导符测量从无线接入点到自己的射频信道， 并压缩信道。第一个预定接受者立刻使用 VHT压缩波速成形帧内的压缩信道信息 进行响应，其它预定接受者等待轮询响应。图9-41a为单用户的波速成形示意图， 图9-41b为多用户的波速成形示意图。另外，802.11ac的探测并不丁 802.11n 兼容。NDPA七=m VHT grsFggSiFS日aFomgFigure 9-15Sounding pratOGQl w

11、ith 株 single beamformeeFigurv 4-1Sounding with morq thin gne bvAmformt*5、MU-MIMO802.11ac提出了一项新的技术，即多用户的多输入输出 （MU-MIMO）相比丁 802.11n设备，在同一时间里，多条空间流只能发送给单个用户来说，这一 MU-MIM散术意味着在802.11ac网络中，多个用户可以同时进行接收，如果单 用户吞吐是500Mbps的话，那么多用户的总吞吐可以达到 1Gbps 802.11ac变成 无线网络中的一个小交换机了。MU-MIM散术在真正部署上会是一项极具挑战的技术。 在图4所示的演示示意图 中

12、，无线接入点为了给用户1发送一个强波速（蓝色），需要在其它两个用户（用 户2和用户3)上降低用户1的能量，这个称谓空操作，显示为蓝色的凹口。同理给用户2发送时，需要在用户1和用户3方向降低用户2的能量。这样做可以 达到对应用户所需信道的强信号，而降低对其他用户的干扰。那么这种方法要求 无线接入点需要准确知道自身到各用户的信道情况，因而无线接入点必须持续检测信道，增加开销。同时用户接受到的信号会夹杂着发往其它用户的信号的干扰， 使得无法达到最高调制模式,特别是 256-QAM变得不适合。MAC©1、A-MPDU802.11ac定义每个802.11ac的帧都是一个 A-MPD眦，即使这个

13、A-MPDUI仅包 含 1 个 MPDU802.11ac 的一个 A-MPDU勺大小可以达到 1MB(1048575octets), 而 802.11n 仅仅 64KB(65535octets)。2、RTS/CTS在802.11n中，RTS/CT邨担着活道的任务，让802.11a/g设备在其发送期间， 停止传输，避免冲突。在802.11ac中，由丁 80Mhz使用更多的信道，因此需要 提升RTS/CTS勺机制来处理辅助信道上的通信冲突问题。 改进后RTS/CTS时支 持“动态频宽”模式。在802.11ac传输之前，需要监听信道是否可用，在可用的情况下，802.11ac设备在所使用的80Mhz信道上发送RTS这个RTS是使用802.11a帧格式的，在每 个20Mhz的信道上传输(先在主信道上传输，同时复制3份填充整个信道，或复 制7份填充整个160Mhz的信道)，同时这个RTS中携带有频宽信息。所有主信道 在这80Mhz中的802.11a/n/ac设备，都能接收到和解析这个 RTS那么接收端 在接收到这个RTS时，会去判断在这些20Mhz信道是否都可用，附近的设备有没 有在占用这些信道，然后根据这个判断结果，在可用的信道上回复CTS并且在CTS中报道可用的频宽。最后发送者在这些可用的频宽