原创技术讲解:无线WiFi网络802.11ac解析

 2015-5-7 16:30  1926 29 29 分类: EDA/ IP/ 设计与制造文集: 手机行业新闻

记得曾经在去年写过一篇《技术分析第19期：5G WiFi无线连接解析》，当时解析了我们5G频段WiFi的相关信息。今天要阐述的也是关于每天与我们腻在一起的WiFi无线网络的标准802.11ac。不过开始前还是需要先理清WiFi和技术标准802.11ac的关系。WiFi我们经常接触，其实际是商业化的标识，并不是技术标准，代表无线连接网络。IEEE 802.11是电器电子工程师学会[IEEE]制定的无线传输技术规范，实际是无线网络的连接技术标准，它被WiFi所使用，但WiFi不仅仅包含 802.11ac技术，同理802.11ac也不仅仅只被WiFi使用，其也可以用于其他的无线通信领域。

2.4G拥挤 5G显优势

现在我们普遍使用的WiFi基本都工作在2.4G无线频段，使用的是802.11b/g协议。不过随着2.4G频段的设备越来越多，在 2.4-2.485GHz内信道显得十分拥挤，因为包括如无线键盘、无线鼠标、蓝牙等各类电子设备都工作在此频段。低频段在数据传输容量方面一般，同时拥挤的信道会令设备抢占资源，通信的质量和效果都会降低。WiFi产品中，2.4G频段的802.11b/g设备在2.401GHz-2.473GHz频段中使用11个22MHz的带宽信道，设备多造成拥挤，同时信道数量少，带宽不足这是问题的所在。

IEEE标准
技术协议标准	发布时间	工作频段	标准速度	理想最高速率	覆盖范围(室内+室外)
802.11a	1999	5.15-5.35/ 5.47-5.725/ 5.725-5.875 GHz	25Mbps	54Mbps	30米/45米
802.11b	1999	2.4-2.5 GHz	6.5Mbps	11Mbps	30米/100米
802.11g	2003	2.4-2.5 GHz	25Mbps	54Mbps	30米/100米
802.11n	2009	2.4GHz或5GHz	300Mbps	600Mbps	70米/250米
802.11ac	2011	5GHz	433Mbps/ 867Mbps	867Mbps/ 1.73Gbps/ 3.47Gbps/ 6.93Gbps	-

5G频段采用

为了解决2.4G的频段拥挤问题，更高频率和更高带宽的IEEE 802.11n技术出现。802.11n能工作在5G频段，高频段拥有更高的带宽容量，同时不容易被干扰，设备相对2.4G少很多。802.11n便能够解决信道拥挤和带宽不足的情况，其信道带宽能够到达40MHz，可以通过MIMO多路输入输出标准，采用多条天线叠加提高传输速度。一般的家用 802.11n设备能做到300-450Mbps的峰值速度，这也是用户经常看见销售的路由器标识显示速度300Mpbs的原因。虽然802.11n拥有不俗的性能，但是缺点同样存在，高频段衰减大，覆盖范围比较小，一般家庭使用还可以满足需求，而大型办公场地的覆盖对比802.11b/g的2.4G频段便显得优势不足。

802.11ac速度更快

可以看到802.11的发展是从a开始，经历b/g/n到达现在的ac。802.11ac准确来说，在手机设备上开始配备是从2013年逐渐开始，那时候一些高端的旗舰手机陆续拥有 802.11ac的WIFi网络连接能力。来到今年2014年，高端旗舰手机慢慢标配802.11ac的WiFi模块，苹果iPhone 6、Macbook air和airport等都已经具备，苹果全线最新产品线不落下。

802.11ac

802.11ac都工作在5G频段上，能够支持最大8倍MIMO，并支持多个终端以MIMO方式连接，信道带宽能够最多达到160MHz，相比 802.11b/g提高了4倍。80MHz的带宽下能够实现433Mbps的传输速度，而160MHz更是达到866Mbps的网速。无线网络仍然受环境、干扰、距离等客观因素所影响，真实速率要比理论速率要低不少，但对比以往802.11b/g还是有非常大的提高。有测试结果表明，如果用 866Mbps的无线路由器和网卡连接传输，实际的无线传输速度能够达到20MB/S左右，这显然能够把无线局域网实现真正的百兆信息化。

芯片解决方案

802.11ac的普及还需要依托成熟稳定的WiFi芯片解决方案，现阶段主要的802.11ac芯片的方案解决提供上有高通和博通。虽然博通已经推出消费级的电子市场，但是在企业级方面仍然具有很强的实力。其WiFi芯片方案应用在全球大部分的PC、路由器、网卡等设备上。随着802.11ac方案的成熟，越来越多的芯片厂商都逐渐能够提供WiFi芯片解决方案，这也在一方面提高市场竞争力，降低成本，加快市场普及。现在除了博通，思科、英特尔、高通 Atheros、联发科也推出了相关的802.11ac产品，档次也有多种选择，不但有针对企业级，同时家用市场也有相应产品。

智能家居生活

由于WiFi技术的进步，802.11ac标准极大提高了传输效率，令更多设备之间的无线连接成为了可能，这也掀起了以路由器领头的智能家居生活的变化。以后路由器便可以改变自己的角色，不单单只做网络的统筹人，同时配上智能系统后也成为中央操作者。我们可以通过手机操控家里的电灯、空调、热水器等家电，这些都通过路由器所连接，作为中央指挥官而存在。

智能家居生活

智能家居生活已经有雏形，但是尚需时日，这是一项庞大的工程。说一点实在的体验转变，对于普通家庭用户来说，802.11ac加快了无线网络速度，我们可以改变以往开电脑下载或传输东西的习惯。我们在路由器端搭建小型服务器，可以通过路由器进行远程下载，同时资料存储在路由器空间，笔记本、手机或平板可以随时随地通过家里无线网络进行存取。这令我们日常观看电影更加方便了，同时办公资料的共享也显得便捷。由于802.11ac是属于IEEE制定，因此其向下兼容802.11a/b/g/n产品，旧设备也可以无缝无兼容性使用。

普及路开启

802.11ac拥有技术优势，不过消费者购买的时候还需要留一个心眼。其中很多号称千兆的802.11ac网卡只是2.4G与5G叠加起来，并不单是 5G频段。5G频段可以通过叠加天线MIMO技术来提高传输速率和减少衰减，不过由于频率较高的现实，衰减仍然会存在。不过目前支持802.11ac的设备已经逐渐增多，高速的设备也逐渐出现在市场上，802.11ac的普及路即将铺开。

随着芯片方案的成熟和竞争的加剧，802.11ac的设备价格被慢慢拉低，一些知名品牌的无线WiFi都已经到300元的区间，100-200元之间也有选择。当然这些802.11ac设备可能仅仅是单通道80MHz频段433Mbps，并没有达到16MHz的866Mbps高速率，不过对于家用来说已经基本足够。廉价芯片方案的增多，价格的走低会是802.11ac设备的极大驱动力，当然要想实现真正的高速无线网络，除了路由器之外，设备、网卡也需要升级到相应的ac级别，同时受环境、宽带速率等影响，用户的体验提升可能并没有十分明显，整个网络设备的升级还需要一定的成本和时间。

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