一文看懂802.11ac和802.11n的區(qū)別

　　802.11n是在802.11g和802.11a之上發(fā)展起來的一項(xiàng)技術(shù)，最大的特點(diǎn)是速率提升，理論速率最高可達(dá)600Mbps（目前業(yè)界主流為300Mbps）。802.11n可工作在2.4GHz和5GHz兩個(gè)頻段。

　　Wi－Fi聯(lián)盟在802.11a/b/g后面的一個(gè)無線傳輸標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議， 為了實(shí)現(xiàn)高帶寬、高質(zhì)量的WLAN服務(wù)，使無線局域網(wǎng)達(dá)到以太網(wǎng)的性能水平，802.11任務(wù)組N（TGn）應(yīng)運(yùn)而生。802.11n標(biāo)準(zhǔn)至2009年才得到IEEE的正式批準(zhǔn)，但采用 MIMO OFDM技術(shù)的廠商已經(jīng)很多，包括華為、騰達(dá)、TP-Link、D－Link、Airgo、UbiquiTI、Bermai、Broadcom以及杰爾系統(tǒng)、Atheros、思科、Intel等等，產(chǎn)品包括無線網(wǎng)卡、無線路由器等。

　　IEEE 802.11ac，是一個(gè)802.11無線局域網(wǎng)（WLAN）通信標(biāo)準(zhǔn)，它通過5GHz頻帶（也是其得名原因）進(jìn)行通信。理論上，它能夠提供最多1Gbps帶寬進(jìn)行多站式無線局域網(wǎng)通信，或是最少500Mbps的單一連接傳輸帶寬。

　　802.11ac是802.11n的繼承者。它采用并擴(kuò)展了源自802.11n的空中接口（air interface）概念，包括：更寬的RF帶寬（提升至160MHz），更多的MIMO空間流（spaTIal streams）（增加到 8），多用戶的 MIMO，以及更高階的調(diào)制（modulaTIon）（達(dá)到 256QAM）。

　　802.11ac與802.11n相比主要有四大技術(shù)演進(jìn)：更寬的頻寬綁定、更多的空間流、更先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)以及更靈活的MIMO機(jī)制。

　　一、信道綁定

　　增加無線電傳輸速度的一個(gè)簡單而高效的方法就是給它更多的頻率或者帶寬，802.11a/b/g時(shí)代信道只有20MHz，為了獲得更多的帶寬，802.11n引入了信道綁定的技術(shù)，將兩個(gè)20MHz的信道捆綁在一起，如今802.11ac能夠支持80MHz的信道，即綁定4個(gè)信道，并且最高可以支持綁定8個(gè)信道，從而整個(gè)信道能夠到達(dá)160MHz。如果將頻譜資源比喻成馬路的話，802.11a/b/g時(shí)代就好像是單車道，承載能力有限，而到了802.11n時(shí)代發(fā)展為雙車道，大大提高了流量，而802.11ac可以達(dá)到8車道，承載能力可想而知（如圖1所示）。

　　圖1 802.11ac的理論頻寬最高可達(dá)160MHz

　　表面看來，信道綁定的方式可以帶來更高速率，但是在中國卻有著一個(gè)必須解決的現(xiàn)實(shí)問題——5GHz頻段頻譜資源有限。在北美，2.4GHz頻段有83.5MHz（3個(gè)不重疊的信道）的帶寬，而5GHz頻段能夠承載的流量是2.4GHz的6倍，而且5GHz頻段環(huán)境相對比較理想。而在中國，2012年之前5GHz頻段可用資源只有100MHz（5725-5825MHz），這就意味著在802.11a標(biāo)準(zhǔn)中，只有一個(gè)可用信道（80MHz），如果要實(shí)現(xiàn)蜂窩部署，沒有足夠多的信道可用（如圖2所示）。隨著工信部在2012年底關(guān)于5GHz頻段的正式發(fā)文，上述問題得到了緩解，工信部明確發(fā)布了5150-5350MHz頻段的使用事宜，并且還在考慮進(jìn)一步開放更多的頻譜資源。這就意味著在802.11ac標(biāo)準(zhǔn)下，現(xiàn)有頻譜資源至少可以保證有三個(gè)互不干擾的80MHz的信道可用，工信部的這一舉措將大大加快802.11ac的商用過程，也是國家著力推廣無線的一個(gè)標(biāo)志。

　　圖2 不同標(biāo)準(zhǔn)下的信道劃分

　　二、8路數(shù)據(jù)流

　　802.11ac沿用了802.11n的MIMO技術(shù)，采用多天線技術(shù)，可以在不消耗更多帶寬以及不增加傳輸功耗的前提下，增加數(shù)據(jù)吞吐量。這種方法把能量分散到多個(gè)天線上，從而使得每赫茲傳輸?shù)臄?shù)據(jù)更多，而總能耗保持不變，與此同時(shí)多天線設(shè)計(jì)還增加了可靠性。同樣用道路來作比喻，如果說信道綁定只是增加了某一條馬路的車道數(shù)量，那么MIMO技術(shù)則是增加了馬路的數(shù)量，這同樣也大大提高了馬路承載能力，可以通過更多的車流量（如圖3所示）。

　　圖3 802.11ac的MIMO方式理論最高8個(gè)空間流

　　802.11n理論最多可以支持4路數(shù)據(jù)流，而802.11ac則可以支持8路數(shù)據(jù)流。在802.11n標(biāo)準(zhǔn)商用過程中，芯片廠商用了大約兩年的時(shí)間，才增加了一路數(shù)據(jù)流，商用芯片最高也只做到了3路數(shù)據(jù)流，由于成本和實(shí)際性能的原因，4路空間流的商用芯片一直未能面世，而要實(shí)現(xiàn)8路數(shù)據(jù)流的商用難度將會更大，目前為止商用的芯片還是以3路空間流為主。

　　三、256QAM調(diào)制技術(shù)

　　802.11ac技術(shù)也是通過物理方式加大信號承載密度實(shí)現(xiàn)的，在信號調(diào)制層面802.11n是采用64QAM，而802.11ac則達(dá)到了256QAM。QAM發(fā)射信號集一般用星座圖表示，每一個(gè)星座點(diǎn)對應(yīng)一個(gè)信號，星座點(diǎn)數(shù)越多，傳輸?shù)男畔⒘烤驮酱?，常見的形式?6QAM、64QAM、256QAM，802.11ac協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)采用的是256QAM，所以單載波承載的數(shù)據(jù)量可以達(dá)到8個(gè)比特（bit），而802.11n只能達(dá)到6個(gè)比特（bit），所以吞吐量也隨之增加（如圖4所示）。

　　圖4 64QAM與256QAM的星座圖

　　形象點(diǎn)來說，802.11n時(shí)代馬路上運(yùn)輸?shù)慕煌üぞ呤切∞I車，而現(xiàn)在802.11ac時(shí)代變成了大貨車，運(yùn)輸能力自然比以前更大了（如圖5所示）。但是新的調(diào)制方案雖然增加了單個(gè)載波承載的比特?cái)?shù)，同時(shí)也相對增加了調(diào)制的復(fù)雜度，在實(shí)際應(yīng)用中對于信號的穩(wěn)定性和抗干擾要求更高，需要更佳專業(yè)的無線規(guī)劃和實(shí)施經(jīng)驗(yàn)。

　　圖5 256QAM調(diào)制技術(shù)提高單載波數(shù)據(jù)量

　　四、多用戶MIMO（MU-MIMO）

　　802.11ac技術(shù)演進(jìn)中還有一個(gè)最令人期待的技術(shù)，即多用戶MIMO（MU-MIMO），之所以這么說是因?yàn)樗鼤岣邌蝹€(gè)AP無線接入的終端數(shù)，緩解高密部署這一歷史難題。802.11n技術(shù)中，同一時(shí)間MIMO只允許單用戶使用，而802.11ac可以支持多用戶MIMO，這意味著單個(gè)802.11ac的AP可以向兩個(gè)或多個(gè)設(shè)備傳送不同的數(shù)據(jù)流。我們可以想象一下走高速道路經(jīng)過收費(fèi)站時(shí)的情景，無論道路是幾車道，要是收費(fèi)站的關(guān)卡數(shù)量不夠或者效率低下，就會引起堵車；同樣，上文介紹的技術(shù)只是提高了高速道路的承載量，那么MU-MIMO將會是提高收費(fèi)站效率的關(guān)鍵技術(shù)。可惜，目前第一代802.11ac芯片并不支持這個(gè)特性，第二代芯片會在 2014年底推出，到那時(shí)才會支持MU-MIMO。

　　總的來說，未來802.11ac會給Wi-Fi市場帶來很大的革新，新的技術(shù)將會帶來新的Wi-Fi體驗(yàn)，802.11a/b/g將成為歷史，802.11n也將逐漸變得平庸，802.11ac將成為WLAN市場的主宰。

　　從核心技術(shù)來看，802.11a c是在802.11a無線Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)之上建立起來的，包括將使用802.11a的5GHz頻段。不過在通道的設(shè)置上，802.11ac將沿用802.11n的MIMO（多進(jìn)多出）技術(shù)，為它的傳輸速率達(dá)到1Gbps打下基礎(chǔ)。

　　802.11ac每個(gè)通道的工作頻率將由802.11n的40MHz，提升到80MHz甚至是160MHz，再加上大約10%的實(shí)際頻率調(diào)制效 率提升，最終理論傳輸速度將由802.11n最高的600Mbps躍升至1Gbps。當(dāng)然，實(shí)際傳輸率可能在300Mbps～400Mbps之間，接近目前802.11n實(shí)際傳輸率的3倍（目前802.11n無線路由器的實(shí)際傳輸率為75Mbps～150Mbps之間），足以在一條信道上同時(shí)傳輸多路壓縮視頻流。

　　此外，802.11ac還將向后兼容802.11全系列現(xiàn)有和即將發(fā)布的所有標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，包括即將發(fā)布的802.11s無線網(wǎng)狀架構(gòu)以及 802.11u等。安全性方面，它將完全遵循802.11i安全標(biāo)準(zhǔn)的所有內(nèi)容，使得無線Wi-Fi能夠在安全性方面達(dá)到企業(yè)級用戶的需求。

　　根據(jù) 802.11a c的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，未來802.11ac將可以幫助企業(yè)或家庭實(shí)現(xiàn)無縫漫游，并且在漫游過程中能支持Wi-Fi產(chǎn)品相應(yīng)的安全、管理以及診斷等應(yīng)用。

　　802.11ac將會變得越來越快，正如前面我們所提到的，802.11ac的理論最大值可達(dá)到7Gbps。雖然在實(shí)際生活和應(yīng)用中并不會真正達(dá)到理論最大值，但是在未來的幾年內(nèi)如果下載速度被提升到了2Gbps，你也千萬不要驚訝，256mb/秒的下載速度將會變得非常主流。

　　現(xiàn)在，越來越多的硬件設(shè)備制造商開始找尋如何能夠真正發(fā)揮802.11ac潛力的產(chǎn)品。博通（Broadcom）、高通（Qualcomm）、聯(lián)發(fā)科（MediaTek）、Marvell和英特爾（Intel）都開始準(zhǔn)備在802.11ac標(biāo)準(zhǔn)上發(fā)力。另一方面，IEEE草案規(guī)范已經(jīng)經(jīng)歷了數(shù)輪投票，Wi-Fi聯(lián)盟的Greg Ennis表示，最終的IEEE決定預(yù)計(jì)將在2014年年初。所以，如果你從現(xiàn)在開始在市場看到越來越多的802.11ac產(chǎn)品走進(jìn)你的視線，千萬不要懷疑，這就是未來的趨勢。