2008年底,IEEE 802標準組織成立了一個新的小組,旨在創建一個新標準來改善802.11-2007標準。這一新標準就是今天我們所了解的802.11ac (5G Wi-Fi)無線標準,包括提高現有無線局域網(WLAN)數據吞吐量的標準結構,使無線網絡可以提供有線網絡的性能。
從一開始,802.11ac無線標準制定小組在技術定義方面進行了取得了重大進展:在2011年一月,技術規格框架寫進草案,接下來進行后續修訂,現在可用版本是D1.1.預期2012年底,草案會全部完成,最終獲批通過應在2013年底(參見圖1)。
圖1: 802.11ac歷史和未來修訂的日期
雖然最終審批還沒有定下,但據Wi-Fi聯盟市場營銷總監Kelly Davis-Felner透露,目前已有博通等為數不多的公司推出802.11ac芯片。因為即使到2013年底802.11ac標準仍未正式公布,現有草案內容可用來確定所需硅芯片的規格,芯片廠商們可以開發和銷售他們的802.11ac產品。相關調查機構稱:2015年全球對802.11ac ic的需求預計超過10億顆。
這么高的預期由多重優勢構成。首先,不僅因為802.11ac是第一個承諾將無線數據傳輸率提升到超過1Gbps的標準,而且還包含很多先進特性來改善用戶體驗。就像LTE Advanced那樣,802.11ac使用更多的多流空間傳輸技術,采用8x8(MIMO)多輸入輸出,提供更寬的數據傳輸信道帶寬(達到80MHz),甚至還可以使用信道聚合技術,將數據信道總帶寬提升至160MHz。此外,802.11ac獲得成功的關鍵在于他是一個漸進的技術:實現其目標,超越了幾個重要的典范,并建立在現有的802.11n基礎之上。這是巨大的優勢,因為對那些將要使用802.11ac的廠商和消費者來說,802.11ac能夠相對容易地從現有無線網絡和應用(使用802.11n或者更早期無線協議過渡。
802.11ac實現超高吞吐量(VHT)這一目標是建立在現存802.11n技術基礎上的。這樣一來,802.11ac將延續無線標準向更高的數據傳輸率發展這一趨勢(圖2),滿足無線網絡容量日益增長的應用需求,802.11ac可與現有有線網絡媲美。
圖2: 802.11ac延續WiFi技術向高數據傳輸率方向發展的趨勢
關鍵特性
802.11ac具備的幾個性和獨特機制,提高數據吞吐量,改善用戶體驗等等。這項新技術的主要特點是:
5 GHz 頻帶
與工作在2.4GHz和5GHz頻段不同,802.11ac僅在5GHz頻段工作。802.11ac更寬的信道帶寬需求是其限制在5GHz頻段的主要驅動因素。由于帶寬的增加,信道規劃成為新挑戰,尤其是在擁堵且零散的2.4GHz頻段,這是802.11ac選擇5GHz頻段的另一個因素。即便在相對廣闊的5GHz頻段,制造商仍需為設備提供自動跳頻功能,以便合理利用現有資源并節省頻譜。
寬信道帶寬
802.11ac包含強制或可選帶寬來增強信道帶寬,規格超過802.11n。
除了今天大多數802.11n設備所支持的20MHz和40MHz信道帶寬,802.11ac草案規格包含了強制性的,連續80MHz信道帶寬。這一更寬信道帶寬的優勢在于,相比802.11n最大40MHz的信道帶寬,80MHz信道帶寬讓物理層(PHY)傳輸速率提高一倍,而增加的成本對芯片制造商來說可以忽略不計。連續80MHz帶寬模式下,不僅數據傳輸率/吞吐量更高,而且系統效率也隨之增加,這樣很多802.11n規格不支持的新應用隨之成為可能。
此外,802.11ac規范包括一個可選的160MHz信道帶寬功能,它可以是連續的也可以是不連續的(80+80MHz)。在不連續的情況下,頻譜由兩部分組成;每個部分使用任意兩個802.11ac 80MHz信道,頻率彼此不相鄰。與40/80MHz傳輸相比,降低復雜度的需求(比如MIMO順序,MCS等)是160MHz的物理層(PHY)傳輸的優勢,并讓設備達到Gbps級別的無線傳輸吞吐量,同時開啟更多新應用的大門。然而,5GHz頻帶,160MHz信道帶寬并非全球可用,要支持此功能的成本可能會較高。因此,這一功能在802.11ac設備中屬于可選項。
新的調制和編碼方案(MCS)
802.11ac使用802.11n的OFDM(正交頻分復用)調制,交錯和編碼架構。具體來說,802.11ac和802.11n都需要設備支持BPSK,QPSK,16QAM(正交振幅調制)和64QAM。但是,802.11ac有兩處關鍵不同。
首先,802.11ac包括星座映射增強。具體來說,可選256QAM(3/4和5/6編碼率)為802.11ac提供80MHz和160MHz的數據傳輸信道。256QAM的好處是相比64QAM多33%的吞吐量。隨之而來的是,有損信號環境下,位錯誤容錯能力下降的花費。256QAM調制是增加的可選模式,而非強制模式。
向下兼容
802.11ac提供與802.11a和802.11n的設備在5 GHz頻帶運作的向后兼容性。這意味著:
? 802.11ac支持802.11a和802.11n的技術,設備互通
? 802.11ac框架結構,可容納802.11a和802.11n設備傳輸
相較802.11 ad允許超過801.11n的數據傳輸率,但不能與現有的WLAN裝置一起操作,802.11ac的向下兼容性讓其成為一項革命性的技術。向下兼容性將可緩和與市場的調適過程,確保802.11ac裝置可用于現有WLAN網絡。