原创 10分钟看懂Google OnHub的黑科技,三步辨别“最快”WiFi路由器!

2015-8-21 16:07 7565 17 25 分类: 消费电子
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当今的WiFi武林,唯快不破,而Google的OnHub作为一款造型新颖的WiFi路由器 ,由TP-Link代工,13根天线,是否已将无线性能发展到了极致?国产路由器厂商从谷歌身上应该能够看到怎样的技术趋势?普通的消费者又能从中得到哪些挑选路由器的技巧?本文用10分钟,进行深入浅出的分析。

一般评测机构只能从Google官网上逐字逐句地翻译,这种事情,在我这里不会发生



第一步: 看芯片型号,逼格立显

——消费者看到芯片厂商及型号,心里就基本清楚这款路由器的定位了:是主打高端产品线,还是低端产品线。

 

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详解:
      A.WiFi路由器芯片,基本上能够决定这台路由器的50%以上无线性能:当代无线通信越来越快,大部分归功于通信算法的进步,而这些算法,基本都在基带芯片里面。

      B.不同的芯片所给的参考设计优化程度并不一样,厂商ODM那边进行二次开发的难度也有很大的差别——一般来说是一分钱一分货,高通通过技术优势有溢价,也是可以理解,而用低端芯片,遗留给厂家和消费者的“**”可能也会更多。
   
      C. 至于存储的大小、USB3.0的用途,就毋庸我多说了。



第二步:看支持的协议、频率及空分流数

一般芯片选定,基本上能够支持的频率和协议也就定了,如OnHub能够支持5GHz的802.11n和802.11ac:

 

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请注意上图粉红框标注的“3x3”,指的是空分复用(Spatial multiplexing),一般比较准确的描述应该是3x3:3,冒号后面的3代表的是3个data stream,通俗一点地(但不准确)形容,即WiFi路由器有3根天线,每根天线发出一条数据流,接收端(比如手机或笔记本)有3根天线进行接收,这样能够实现3倍于单流的数据吞吐量——理论极限,并不代表实际可以/容易达到。其实,设计上玩成3x3:3没什么技术含量,因为这是芯片决定/建议给厂商的——厂商真正有内涵的,可以做成3x3:2。

================插播两个问题=================

问题1:既然OnHub支持的是3x3:3,按照上段解释,路由器只需要在2.4GHz和5GHz各配3根天线就行了,为什么官网号称各配了6根天线,加上一个额外天线,共计13根天线呢?

问题2:如果待购的几个路由器芯片是同一个型号,空分复用流数也一样,是不是意味着其无线性能也一样呢?


============================================
——直到第二步,其实都是与芯片直接相关的能力,国内不少厂家做路由器和做手机一样,围绕芯片的参考设计,做二次开发,在底层技术上很难有自己的核心竞争力。

接着往下看,重点来了!



第三步:仔细辨别“智能天线”技术:
 

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上图是OnHub官网的一个示意图,OnHub号称在2.4GHz和5GHz分别做了6根天线,并各自排成一圈,使之有更好的覆盖。官网有称之为smart antenna,或Unique antenna design,但没有做进一步的说明,以下为我的猜测,供参考:

A. 2.4GHz与5GHz频段的天线分开做,可以在各自频段保持更好的特性:比如天线增益和效率;

B. 6根天线的使用:谷歌很有可能通过内部算法(不在基带芯片上!)进行动态的优化组合,分配以3 stream,使最终的吞吐量维持在较高水准。(后文将这种智能天线称为为动态组合天线)

  ——类似的技术在Ruckus、H3C、Netgear的WiFi路由器中均有用到!

(我们在第二步中提到过,spatial multiplexing是MIMO技术中成倍提高吞吐量的关键,但3 stream是否能够达到理论上的3倍于单流的极限速率,取决于天线和信道特性,简单一点说,要让三个数据流之间互不相关,比如说,我可以选择使用不同极化和方向的天线)
    
在WiFi上使用智能天线的一个附加好处,是可以在保持总发射功率不变的前提下,增大目标方向的信噪比,并同时减少其他方向的干扰,这对MAC层存在竞争的WiFi组网模式来说尤其有益:不仅可以提高单台终端的速率,而且可以提高接入终端的数量。
         
PS:

支持802.11ac的路由器,都会在自己的宣传页上标注,说自己“支持Beamforming”(波束赋形),有时候,这种波束赋形也被称为“智能天线”,而其实不是他们验证过这台路由器真正能够从Beamforming获得多少好处,而是芯片按照802.11ac的要求具备了该功能,于是就被宣传成一个重大卖点——其实,即使芯片自身,也很可能没有对beamforming的有效性做过准确而量化的评估(一般做的是传导的测试)
     
结论:我们通常认为,Beamforming在WiFi实际使用中的有效性是不乐观的,而相比之下,类似动态组合天线这种方法,至少在Ruckus产品系列当中已被证明较为有效——当然,至于OnHub这13根天线究竟还有多少秘密在里面,不做细致的研究,我是无法告诉你的。(Ruckus全系列的WiFi AP均为内置天线)
     
哪些WiFi路由器可能运用了动态组合天线这个技术?

咱们回忆一下几款比较经典的,或者有逼格的802.11ac的WiFi AP吧:

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是不是发现天线都是内置的?

必须要说的是,要做动态组合天线的WiFi路由器,一般来说天线都必须内置,但是内置天线的WiFi路由器也不一定都采用了动态组合天线这个技术,而且一个好的技术方向,是否能达到预期目标,还取决于算法本身和具体的工程实现。
    
所以,一个WiFi路由器最终的性能好不好,应该用严格的测试方法来界定,尤其对于进行动态组合天线技术研发来说,蕴藏了信道模型的MIMO OTA多天线测试方法则尤为重要。
   
===========现在来回答第二步中的两个问题===========

答复1:在芯片支持的空间3 stream复用的基础上,谷歌在每个频段使用了6多个天线,实时地对6根天线进行优化组合,这是OnHub这台WiFi路由器在底层的核心技术,也是国内大部分智能路由望而却步的。


答复2:显然,即使基于同一款芯片平台,具备好的动态组合天线算法的路由器,不具备动态组合天线的路由器,以及具备比较差的动态组合天线算法的路由器,三者能够在实际环境中达到高速率的能力可能是不一样的!

===============================================
     
多说几句:

上面第三步当中的A与B是两个时代的差别,A只考虑天线本身的特性,而B是则包含了算法和创新;一个路由器厂家片面地强调在A上的做工,相当于强调一辆跑车的轮子做工好,而忘记了跑车要飚出速度,轮子做的好固然重要,但是最终拉开档次的,更在于汽车引擎和整体能量转换这些核心技术上的创新和积累。
    
TP-link此次虽然作为谷歌OnHub代工工厂,非常了解OnHub这款产品的天线结构,但,由于动态组合天线 的核心是在于算法,而不在于天线本身,所以我个人不认为TP-Link后续能够从这款产品上马上跟进类似技术。


 

欢迎关注我的新浪微博@吴醒峰,交流4G和MIMO技术。


 


 

文章评论8条评论)

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zhlc3_754208818 2015-10-27 08:49

从teardown的拆解来看,Onhub共有14根天线,WiFi 13根,Thread 1根。 13根WiFi天线中,一个是用来做网络监测。另外12根用来提供WiFi数据。亦即 2.4G和5G WiFi 各有3路,其中每一路配有两个可切换的天线。 对于2.4G 或者5G WiFi,同一时刻,只有3根天线在工作。这样的设计来自于高通的参考设计,高通已经把天线选择优化方案的借口已经开放,并有相关优化算法。所以谷歌在这里所能做的东西并不多。 另外,这里的天线布局对于spatial multiplexing或者beamforming基本没有怎么考虑,或者说这样的天线布局对上述的两个算法带来的都是挑战和破坏。基本都是外观的考量。 这里面唯一的亮点是thread,谷歌主导的基于zigbee的物联网协议,onhub可以作为一个 border router,为zigbee提供接入互联网的路由。

sunnyztx_968409375 2015-10-8 13:59

Google 在无线上的积累是从哪里来的?

l4569_349087231 2015-9-9 10:59

外观很好,不知内核如何?应用一下才知道。

jacky631102_473256898 2015-9-1 16:05

Good

visitor_251768931 2015-8-29 10:14

楼主用“三步”告诉我们google onhub是最快的wifi路由器,其他路由器一概漠视

visitor_251768931 2015-8-24 18:58

垃圾桶 路由器很多厂家在做,早已不是高大上的东西,不明白很多脑残粉几个意思

312819595_633478710 2015-8-24 08:58

看看

忆轻狂 2015-8-22 14:32

基本能理解,但是完全看不懂,汗颜
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