802.11ax简介
802.11ax也称为高效无线网络(HEW,High-Efficiency Wireless
)协议,该协议通过对物理层和链路层的优化,实现了多用户并发效率的提升,解决了有效吞吐率低的问题。
802.11ax的终极目标是在高密集用户环境中,将用户的平均吞吐量相比802.11ac提升至少4倍。
802.11ac与802.11ax主要参数对比
参数 | 802.11ac | 802.11ax |
---|---|---|
频段 | 5G | 5G和2.4G |
信道带宽(MHz) | 20、40、80、160、80 80 | 20、40、80、160、80 80 |
子载波间隔 | 312.5KHz | 78.125KHz |
最高调制 | 256-QAM | 1024-QAM |
空间流的数量 | 1~8 | 1~8 |
OFDMA技术 | 不支持 | 支持 |
MU-MIMO | 只支持下行 | 下行、上行都支持 |
TWT技术 | 不支持 | 支持 |
最大理论数据速率 | 433Mbps(80MHz,1SS) 6933.3Mbps(160MHz,8SS) | 600.4Mbps(80MHz,1SS) 9607.8Mbps(160MHz,8SS) |
技术特色
OFDMA
在802.11ax之前,无线用户数据传输采用OFDM模式,一个用户在每一个时间片段占用所有子载波传输数据。
802.11ax引入了一种更高效的数据传输模式OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access
,正交频分多址接入)。它通过将信道资源划分成具有特定数量子载波的不同子信道,并将这些子信道分配给多个用户的方式来实现信道资源的复用。这些子信道也被称为RU(Resource Unit,资源单元),每个RU当中至少包含26个子载波(相当于2MHz带宽)。
在该模式下,用户的数据承载在若干个RU上发送,实现了在每一个时间片段上多个用户数据同时传输,减少了多用户同时竞争信道资源进行冲突退避引起的时延。
MU-MIMO
MU-MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output
,多用户多入多出技术)使用信道的空间分集在相同信道资源上发送多个独立的数据流,通过多条空间流实现多个用户同时进行数据传输。802.11ac中使用了MU-MIMO ,但仅支持下行4x4 MU-MIMO。802.11ax可支持下行8x8 MU-MIMO,还新增了对上行8x8 MU-MIMO的支持,可以最多同时传输8个用户的上行或者下行数据,极大得提升了多用户的数据传输效率。
对于下行MU-MIMO,AP使用波束成形技术将报文导向位于不同空间的STA,使得不同的用户可以同时接收来自于同一个AP的下行数据。用户端可以通过消除/零陷的方法,分离传输给不同用户的数据流。
对于上行MU-MIMO,AP通过发送特定的触发帧启动多个STA同步传输上行数据,并在AP端同时接收多个用户的数据流。AP将信道矩阵应用于所接收的波束并将每个上行波束包含的信息分开。
1024-QAM
QAM(Quadrature Amplitude Modulation
,正交振幅调制)编码采用星座图(点阵图)来做数据的调制解调。802.11ac采用256-QAM,每个符号携带8 bits数据信息。802.11ax采用1024-QAM,每个符号携带10bits数据信息,与802.11ac相比,物理层协商速率提高了25%。
空间复用
在高密环境下,信道的合理划分和利用对整个无线网络的容量和稳定性都有较大的影响。
802.11ax协议将网络中不同的BSS通过BSS color进行标识,为每个BSS分配一种颜色,使得接收端可以及早识别同频传输干扰信号并停止接收,避免浪费发送时间。STA侦听802.11ax信号时,如果BSS的颜色与自己关联的AP发出的相同,则认为是同一BSS内的干扰信号,将会推迟发送数据;如果不相同,则认为两者之间无干扰。
TWT
TWT(Target Wake Time
,目标唤醒时间)允许AP对STA的唤醒与休眠进行统一调度安排,减少了STA的唤醒次数,增加了STA的睡眠时间,达到节能的效果。此外,AP还可以为不同的STA指定不同的TWT周期,从而减少唤醒后同时竞争无线介质的STA数量。
典型组网
802.11ax适用于高密度、多用户接入的无线网络环境,极大地降低了应用时延、改善了用户的使用体验。因此,802.11ax经常部署在候车厅、报告厅和体育馆等高密场景。